LLDP（链路层发现协议）和OpenFlow

1.LLDP（链路层发现协议）机制

链路层发现协议（LLDP）是一个厂商无关的二层协议，它允许网络设备在本地子网中通告自己的设备标识和性能。它提供了一种标准的链路层发现方式。LLDP协议使得接入网络的一台设备的主要能力，管理地址，设备标识，接口标识等信息发送给同一个局域网的其他设备，当一个设备从网络中接收到其它设备的信息时，就将这些信息以MIB的形式存储起来。

1.1 LLDP结构

LLDP是一个信息发现与通告协议，LLDP的实体中维护了两个MIB库（管理信息库），一个local system MIB，用于维护本地相关设备MIB信息，一个remote system MIB，用于维护远端设备MIB信息。
LLDP通过PTOPO MIB、Enitity MIB、Interface MIB、Other MIB等库来维护local system MIB，并将本地的相关信息通告。当接收到其他设备的信息时就将其更新到remote system MIB中。

LLDP结构.png

1.2 LLDP帧格式

1.2.1 Ethernet II格式封装的LLDP帧

组播地址（DA）	设备的以太网地址（SA）	0x88cc（以太网类型）	LLDPDU(DATA+PAD)	FCS

各个字段的含义：

• DA:目的MAC地址，为固定组播地址0x0180-C200-000E
• SA：源MAC地址，为端口MAC地址或设备MAC地址。
• Type：帧类型，为0x88cc。
• data：数据，为LLDPDU.
• FCS:帧检验

SNAP（子网访问协议）格式封装的LLDP帧

组播地址（DA）	设备的以太网地址（SA）	0xAAAA-0300-0000-88CC（以太网类型）	LLDPDU(DATA+PAD)	FCS

各个字段的含义：

• DA:目的MAC地址，为固定组播地址0x0180-C200-000E
• SA：源MAC地址，为端口MAC地址或设备MAC地址。
• Type：帧类型，为0xAAAA-0300-0000-88CC。
• data：数据，为LLDPDU.
• FCS:帧检验

注：两者的差别在于LLDPDU部分，第一种封装格式为固定1500字节，第二种封装为n 字节。

1.3 三种组播以太网地址

名称	数值	说明
Nearest Bridge	01-80-C2-00-00-0E	任何类型的网桥都不能转发目的地址为该地址的帧，目的地址为该地址的帧被限制在连接两个网桥接口的连接上传输。
Nearest non-TPMR Bridge	01-80-C2-00-00-03	对于目地地址为该地址的帧，Two-Port MAC Relay (TPMR)组件将成为一个中继器，即不接收它。而S-VLAN组件，C-VLAN组件，以及802.1D网桥不能转发它，而是需要进行接收并处理。因此目地地址为该地址的帧将跨越TPMR。
Nearest Customer Bridge	01-80-C2-00-00-00	最近客户桥代理，对于目地地址为该地址的帧，Two-Port MAC Relay (TPMR)组件以及S-VLAN组件将成为中继器，即不接收它。而C-VLAN组件，以及802.1D网桥不能转发它，而是需要进行接收并处理。因此目地地址为该地址的帧将跨越TPMR以及S-VLAN。

LLDP中作为目标地址使用的以太网地址为全局性组播地址。

名称	数值	说明
Nearest Bridge	01-80-C2-00-00-0E	任何类型的网桥都不能转发目的地址为该地址的帧，目的地址为该地址的帧被限制在连接两个网桥接口的连接上传输。
Nearest non-TPMR Bridge	01-80-C2-00-00-03	对于目地地址为该地址的帧，Two-Port MAC Relay (TPMR)组件将成为一个中继器，即不接收它。而S-VLAN组件，C-VLAN组件，以及802.1D网桥不能转发它，而是需要进行接收并处理。因此目地地址为该地址的帧将跨越TPMR。
Nearest Customer Bridge	01-80-C2-00-00-00	最近客户桥代理，对于目地地址为该地址的帧，Two-Port MAC Relay (TPMR)组件以及S-VLAN组件将成为中继器，即不接收它。而C-VLAN组件，以及802.1D网桥不能转发它，而是需要进行接收并处理。因此目地地址为该地址的帧将跨越TPMR以及S-VLAN。

1.4 LLDPDU格式

LLDP帧的有效载荷部分称为LLDPDU。在组成LLDPDU之前，设备先将本地信息封装成TLV格式，再由若干个TLV组合成一个LLDPDU封装在LLDP报文的数据部分传输。

LLDPDU格式如下：

Chassis ID TLV	Port ID TLV	Time To Live TLV	Optional TLV	---	Optional TLV	End Of LLDUDU TLV

• Chassis ID TLV:用于描述设备信息。
• Port ID TLV：描述发送端口信息。
• Time To Live TLV：表示该LLDPDU有效时间
• End Of LLDUDU TLV：作为LLDPDU结尾。
  以上四种只能各存在一个，不能存在多个。且必须存在。

TLV是处理数据包的协议经常采用的结构。在LLDPDU中，开始部分的标签（Tag）是表示该TLV类型的TLV Type，之后是数据长度（Length），最后是数据内容（Value）。

Tag	Length	Value

基本TLV种类：

数值	名称	说明
0	End Of LLDUDU	必备，在LLDPDU最后必须配置的TLV
1	Chassis ID	必备，包含设备信息
2	Port ID	必备，包含发送端口信息
3	TTL	必备，表示LLDPDU中所记载信息的有效期限
4	Port Description	RFC 2863的ifDescr对象
5	System Name	RFC 3418的sysName对象
6	System Description	RFC 3418的sysDcscr对象
7	System Capabilities	包含以比特的形式表现的显示桥接功能的标记
8	Management Address	提供更高位服务的管理地址
9-126	-	为将来实现标准化预留
127	Organizationally Specific TLVs	用于独自扩展的TLV

1.5 LLDP工作机制

1.5.1 LLDP的工作模式

LLDP有以下四种工作模式：

• TxRx：既发送也接收LLDP报文。
• Tx：只发送不接收LLDP报文。
• Rx：只接收不发送LLDP报文。
• Disable：既不发送也不接收LLDP报文。

当端口的LLDP工作模式发生变化时，端口将对协议状态机进行初始化操作。为了避免端口工作模式频繁改变而导致端口不断执行初始化操作，可配置端口初始化延迟时间，当端口工作模式改变时延迟一段时间再执行初始化操作。

1.5.2 LLDP报文的发送机制

当端口工作在TxRx或Tx模式时，设备会周期性地向邻居设备发送LLDP报文。如果设备的本地配置发生变化则立即发送LLDP报文，以将本地信息的变化情况尽快通知给邻居设备。但为了防止本地信息的频繁变化而引起LLDP报文的大量发送，每发送一个LLDP报文后都需延迟一段时间后再继续发送下一个报文。

当设备的工作模式由Disable/Rx切换为TxRx/Tx，或者发现了新的邻居设备（即收到一个新的LLDP报文且本地尚未保存发送该报文设备的信息）时，该设备将自动启用快速发送机制，即将LLDP报文的发送周期缩短为1秒，并连续发送指定数量的LLDP报文后再恢复为正常的发送周期。

1.5.3 LLDP报文的接收机制

当端口工作在TxRx或Rx模式时，设备会对收到的LLDP报文及其携带的TLV进行有效性检查，通过检查后再将邻居信息保存到本地，并根据TTL（Time To Live，生存时间） TLV中TTL的值来设置邻居信息在本地设备上的老化时间，若该值为零，则立刻老化该邻居信息。

2.OpenFlow中LLDP的处理概要

在OpenFlow中，主要通过OpenFlow控制器完成LLDP处理。
如下图所示,

1. OpenFlow控制器向OpenFlow交换机2发送Packet-Out消息，以此来发送LLDP帧。
2. OpenFlow交换机2通过OpenFlow交换机1上连接的网络接口发送包含packet-Out消息中的LLDP帧。
3. OpenFlow交换机1接收来自openflow交换机2的LLDP帧后，将LLDP帧添加到Packet-In消息中，然后发送给OpenFlow控制器，OpenFlow控制器依据OpenFlow交换机1发来的Packet-In消息中所包含的信息，构建网络拓扑检测的数据库。

OpenFlow中LLDP处理.png

OpenFlow交换机不对LLDP帧做任何处理，而是由OpenFlow控制器进行网络拓扑检测。

LLDP与OpenFlow二者之间的关系仅仅是在OpenFlow框架内运用LLDP,即使OpenFlow规范中并未标明LLDP，该规范也支持LLDP，但并不意味着必须要用LLDP来进行网络拓扑检测，同样，利用IS-IS或OSPF也能实现网络拓扑检测。

参考：

1. H3C
2. Huawei LLDP技术白皮书
3. 《 图解OpenFlow协议》