OpenFlow

OpenFlow/OpenFlow Tutorial 1 †

OpenFlow の概要を把握するために、以下のチュートリアルのように
mininetで作成した環境を使用し仮想ネットワーク環境の作成、簡単な動作確認を行います。

http://www.openflow.org/wk/index.php/OpenFlow_Tutorial#Start_Network

↑

仮想ネットワーク環境作成 †

mininetを用いて下図のような仮想ネットワーク環境を作成します。

mininet.jpg


以下のコマンドで仮想ネットワークを開始します。

$ sudo mn --topo single,3 --mac --switch ovsk --controller remote
*** Creating network
*** Adding controller
Unable to contact the remote controller at 127.0.0.1:6633
*** Adding hosts:
h1 h2 h3
*** Adding switches:
s1
*** Adding links:
(h1, s1) (h2, s1) (h3, s1)
*** Configuring hosts
h1 h2 h3
*** Starting controller
*** Starting 1 switches
s1
*** Starting CLI:
mininet>

上記のコマンドにより、
各自異なったIPアドレスを振られた３つの仮想ホスト（h1、h2、h3）と
３ポートを持つ open vSwitch ベースのソフトウェアスイッチ（s1）が kernel 内に作られ、
各仮想ホストが仮想イーサケーブルでスイッチに接続され、
各ホストにそれぞれ別のIPアドレス、IPアドレスと同じMACアドレスが設定されます。
OpenFlow スイッチはリンクローカル経由でリモートのコントローラー（c0）と接続するよう設定されます。
mn コマンドで仮想ネットワークが作られたあと、mininet プロンプトの入力待ちになります。

どのようなノードがあるかは以下のように mininet の内部コマンド nodes で確認できます。

mininet> nodes
available nodes are:
h2 h3 h1 s1 c0

各ホストとスイッチは以下のようになっています。
h1

mininet> h1 ifconfig
h1-eth0   Link encap:イーサネット  ハードウェアアドレス 00:00:00:00:00:01
          inetアドレス:10.0.0.1  ブロードキャスト:10.255.255.255  マスク:255.0.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:1000
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

lo        Link encap:ローカルループバック
          inetアドレス:127.0.0.1  マスク:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:0
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

h2

mininet> h2 ifconfig
h2-eth0   Link encap:イーサネット  ハードウェアアドレス 00:00:00:00:00:02
          inetアドレス:10.0.0.2  ブロードキャスト:10.255.255.255  マスク:255.0.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:1000
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

lo        Link encap:ローカルループバック
          inetアドレス:127.0.0.1  マスク:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:0
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

h3

mininet> h3 ifconfig
h3-eth0   Link encap:イーサネット  ハードウェアアドレス 00:00:00:00:00:03
          inetアドレス:10.0.0.3  ブロードキャスト:10.255.255.255  マスク:255.0.0.0
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:1000
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

lo        Link encap:ローカルループバック
          inetアドレス:127.0.0.1  マスク:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:0
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

s1

mininet> s1 ifconfig
eth0      Link encap:イーサネット  ハードウェアアドレス 00:23:8b:56:f9:ed
          inetアドレス:192.168.0.146  ブロードキャスト:192.168.0.255  マスク:255.255.255.0
          inet6アドレス: 2001:268:321:8000:223:8bff:fe56:f9ed/64 範囲:グローバル
          inet6アドレス: fe80::223:8bff:fe56:f9ed/64 範囲:リンク
          inet6アドレス: 2001:268:321:8000:4c96:18c9:b0b1:bb7a/64 範囲:グローバル
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  メトリック:1
          RXパケット:4906 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:670 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:1000
          RXバイト:589463 (589.4 KB)  TXバイト:78711 (78.7 KB)
          割り込み:16

lo        Link encap:ローカルループバック
          inetアドレス:127.0.0.1  マスク:255.0.0.0
          UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  メトリック:1
          RXパケット:876 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:876 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:0
          RXバイト:58056 (58.0 KB)  TXバイト:58056 (58.0 KB)

s1-eth1   Link encap:イーサネット  ハードウェアアドレス d6:7e:38:49:0f:3d
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:1000
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

s1-eth2   Link encap:イーサネット  ハードウェアアドレス 9e:62:1c:ea:62:0e
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:1000
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)

s1-eth3   Link encap:イーサネット  ハードウェアアドレス da:ab:31:04:07:d6
          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  メトリック:1
          RXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 フレーム:0
          TXパケット:0 エラー:0 損失:0 オーバラン:0 キャリア:0
          衝突(Collisions):0 TXキュー長:1000
          RXバイト:0 (0.0 B)  TXバイト:0 (0.0 B)
↑

dpctl使用例 †

mininet が起動したら別の Shell で dpctl を実行します。
dpctl は OpenFlow リファレンス実装に含まれているユーティリティで、
OpenFlow datapath をモニターしたり管理することができるコマンドラインのプログラムです。

show を実行すると OpenFlow スイッチに接続して状態を出力します。

$ dpctl show tcp:127.0.0.1:6634
features_reply (xid=0x77393f77): ver:0x1, dpid:1
n_tables:255, n_buffers:256
features: capabilities:0xc7, actions:0xfff
 1(s1-eth1): addr:d6:7e:38:49:0f:3d, config: 0, state:0
     current:    10GB-FD COPPER
 2(s1-eth2): addr:9e:62:1c:ea:62:0e, config: 0, state:0
     current:    10GB-FD COPPER
 3(s1-eth3): addr:da:ab:31:04:07:d6, config: 0, state:0
     current:    10GB-FD COPPER
 LOCAL(s1): addr:de:5f:fc:4b:49:4a, config: 0x1, state:0x1
get_config_reply (xid=0x85b71d0d): miss_send_len=0

dump-flows でフローテーブルの状態を表示します。

$ dpctl dump-flows tcp:127.0.0.1:6634
stats_reply (xid=0x265ded5c): flags=none type=1(flow)

まだ OpenFlow コントローラーを動かしていないので、当然フローテーブルは空です。

mininet コンソールで h1 から h2 へ ping を打ってみます。

mininet> h1 ping -c3 h2
PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) 56(84) bytes of data.
From 10.0.0.1 icmp_seq=1 Destination Host Unreachable
From 10.0.0.1 icmp_seq=2 Destination Host Unreachable
From 10.0.0.1 icmp_seq=3 Destination Host Unreachable

--- 10.0.0.2 ping statistics ---
3 packets transmitted, 0 received, +3 errors, 100% packet loss, time 1999ms
pipe 3

まだスイッチのフローテーブルが空で、コントローラーもスイッチに接続していないので、
スイッチはトラフィックをどう処理すればいいかわからず ping は通りません。

そこで dpctl コマンドでフローを追加します。

$ dpctl add-flow tcp:127.0.0.1:6634 in_port=1,actions=output:2
$ dpctl add-flow tcp:127.0.0.1:6634 in_port=2,actions=output:1

フローテーブルを確認します。

$ dpctl dump-flows tcp:127.0.0.1:6634
stats_reply (xid=0x2fbc71b7): flags=none type=1(flow)
  cookie=0, duration_sec=14s, duration_nsec=964000000s, table_id=0, priority=32768, n_packets=0, n_bytes=0, idle_timeout=60,hard_timeout=0,in_port=1,actions=output:2
  cookie=0, duration_sec=8s, duration_nsec=934000000s, table_id=0, priority=32768, n_packets=0, n_bytes=0, idle_timeout=60,hard_timeout=0,in_port=2,actions=output:1

再度 ping を打ってみます。

mininet> h1 ping -c3 h2
PING 10.0.0.2 (10.0.0.2) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_req=1 ttl=64 time=1.39 ms
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_req=2 ttl=64 time=0.132 ms
64 bytes from 10.0.0.2: icmp_req=3 ttl=64 time=0.140 ms

--- 10.0.0.2 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 2001ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.132/0.557/1.399/0.595 ms

add-flow で port1 から port2 とその反対方向のパケット転送を設定したので ping　が通るようになりました。
反対方向にも打ってみます。

mininet> h2 ping -c3 h1
PING 10.0.0.1 (10.0.0.1) 56(84) bytes of data.
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_req=1 ttl=64 time=0.711 ms
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_req=2 ttl=64 time=0.128 ms
64 bytes from 10.0.0.1: icmp_req=3 ttl=64 time=0.135 ms

--- 10.0.0.1 ping statistics ---
3 packets transmitted, 3 received, 0% packet loss, time 1998ms
rtt min/avg/max/mdev = 0.128/0.324/0.711/0.273 ms

ping の後にフローテーブルの状況を確認すると

$ dpctl dump-flows tcp:127.0.0.1:6634
stats_reply (xid=0x35d81496): flags=none type=1(flow)
  cookie=0, duration_sec=21s, duration_nsec=123000000s, table_id=0, priority=32768, n_packets=8, n_bytes=672, idle_timeout=60,hard_timeout=0,in_port=1,actions=output:2
  cookie=0, duration_sec=19s, duration_nsec=312000000s, table_id=0, priority=32768, n_packets=8, n_bytes=672, idle_timeout=60,hard_timeout=0,in_port=2,actions=output:1

持続時間、通過パケット、通過バイト数、が増えているのがわかります。

BC::labsへの質問は、bc9-dev ＠ googlegroups.com　までお願い致します。
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