1.作业要求：
- 利用Mininet仿真平台构建给定的网络拓扑，配置主机h1和h2的IP地址（h1:10.0.0.1，h2:10.0.0.2），测试两台主机之间的网络连通性；
- 利用Wireshark工具，捕获拓扑中交换机与控制器之间的通信数据，对OpenFlow协议类型的各类报文（hello, features_request, features_reply, set_config, packet_in, packet_out等）进行分析，对照wireshark截图写出你的分析内容；
- 作业博客链接：https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/fzusdn2019/homework/9968
2.具体操作步骤与截图说明：
实验环境：VMware Workstation Pro14.1、ubuntu-16.04
（1）利用Mininet仿真平台构建给定的网络拓扑，配置主机h1和h2的IP地址（h1:10.0.0.1，h2:10.0.0.2），测试两台主机之间的网络连通性：
给定的拓扑结构如下所示：
操作步骤：
a.先打开终端启动wireshark工具,在wireshark中使用any捕获过滤器（以免捕捉不到某些在建立网络拓扑时就发送的报文）：
b.使用miniedit创建给定的拓扑：
c.设置主机h1的IP地址为10.0.0.1，设置主机h2的IP地址为10.0.0.2：
d.勾选start CLI，并支持OpenFlow 1.0 1.1 1.2 1.3，Controller选择默认的openflow reference：
e.测试两台主机之间的网络连通性：
（2）利用Wireshark工具，捕获拓扑中交换机与控制器之间的通信数据，对OpenFlow协议类型的各类报文（hello, features_request, features_reply, set_config, packet_in, packet_out等）进行分析，对照wireshark截图写出你的分析内容：
OpenFlow交换机与控制器的交互步骤如下所示：
对各类报文的分析：
hello
控制器6633端口（我最高能支持OpenFlow 1.0）----> 交换机54254端口
交换机54254端口（我最高能支持OpenFlow 1.3）--- 控制器6633端口
于是双方建立连接，并使用OpenFlow 1.0
Features Request
控制器6633端口（我需要你的特征信息） ---> 交换机54254端口
Set Config
控制器6633端口（请按照我给你的flag和max bytes of packet进行配置） ---> 交换机54254端口
Features Reply
交换机54254端口（这是我的特征信息，请查收）--- 控制器6633端口
Features 消息包括 OpenFlow Header 和 Features Reply Message
对照Features Reply Message结构
struct ofp_switch_features{
struct ofp_header header;
uint64_t datapath_id; /*唯一标识 id 号*/
uint32_t n_buffers; /*交缓冲区可以缓存的最大数据包个数*/
uint8_t n_tables; /*流表数量*/
uint8_t pad[3]; /*align to 64 bits*/
uint32_t capabilities; /*支持的特殊功能，具体见 ofp_capabilities*/
uint32_t actions; /*支持的动作，具体见 ofp_actions_type*/
struct ofp_phy_port ports[0]; /*物理端口描述列表，具体见 ofp_phy_port*/
};对应到抓取到的报文，逐项查看报文内容
OpenFlow 1.0
.000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
Type: OFPT_FEATURES_REPLY (6)
Length: 176
Transaction ID: 3806379086
Datapath unique ID: 0x0000000000000002
MAC addr: 00:00:00_00:00:00 (00:00:00:00:00:00)
Implementers part: 0x0002
n_buffers: 256
n_tables: 254
Pad: 000000
capabilities: 0x000000c7
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = Flow statistics: True
.... .... .... .... .... .... .... ..1. = Table statistics: True
.... .... .... .... .... .... .... .1.. = Port statistics: True
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Group statistics: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Can reassemble IP fragments: False
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = Queue statistics: True
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Switch will block looping ports: False
actions: 0x00000fff
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = Output to switch port: True
.... .... .... .... .... .... .... ..1. = Set the 802.1q VLAN id: True
.... .... .... .... .... .... .... .1.. = Set the 802.1q priority: True
.... .... .... .... .... .... .... 1... = Strip the 802.1q header: True
.... .... .... .... .... .... ...1 .... = Ethernet source address: True
.... .... .... .... .... .... ..1. .... = Ethernet destination address: True
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = IP source address: True
.... .... .... .... .... .... 1... .... = IP destination address: True
.... .... .... .... .... ...1 .... .... = IP ToS (DSCP field, 6 bits): True
.... .... .... .... .... ..1. .... .... = TCP/UDP source port: True
.... .... .... .... .... .1.. .... .... = TCP/UDP destination port: True
.... .... .... .... .... 1... .... .... = Output to queue: True
Port data 1
Port number: 65534
HW Address: 1a:00:85:5d:0d:41 (1a:00:85:5d:0d:41)
Port Name: s2
Config flags: 0x00000001
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = Port is administratively down: True
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = Disable 802.1D spanning tree on port: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = Drop all packets except 802.1D spanning tree packets: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Drop received 802.1D STP packets: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = Do not include this port when flooding: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Drop packets forwarded to port: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = Do not send packet-in msgs for port: False
State flags: 0x00000001
.... .... .... .... .... .... .... ...1 = No physical link present: True
Current features: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = 10 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = 10 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = 100 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = 100 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = 1 Gb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = 1 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = 10 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... 0... .... = Copper medium: False
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Fiber medium: False
.... .... .... .... .... ..0. .... .... = Auto-negotiation: False
.... .... .... .... .... .0.. .... .... = Pause: False
.... .... .... .... .... 0... .... .... = Asymmetric pause: False
Advertised features: 0x00000000
Features supported: 0x00000000
Features advertised by peer: 0x00000000
Port data 2
Port number: 1
HW Address: ee:33:aa:9c:46:51 (ee:33:aa:9c:46:51)
Port Name: s2-eth1
Config flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = Port is administratively down: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = Disable 802.1D spanning tree on port: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = Drop all packets except 802.1D spanning tree packets: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Drop received 802.1D STP packets: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = Do not include this port when flooding: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Drop packets forwarded to port: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = Do not send packet-in msgs for port: False
State flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = No physical link present: False
Current features: 0x000000c0
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = 10 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = 10 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = 100 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = 100 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = 1 Gb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = 1 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = 10 Gb full-duplex rate support: True
.... .... .... .... .... .... 1... .... = Copper medium: True
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Fiber medium: False
.... .... .... .... .... ..0. .... .... = Auto-negotiation: False
.... .... .... .... .... .0.. .... .... = Pause: False
.... .... .... .... .... 0... .... .... = Asymmetric pause: False
Advertised features: 0x00000000
Features supported: 0x00000000
Features advertised by peer: 0x00000000
Port data 3
Port number: 2
HW Address: 1e:48:17:7c:36:b3 (1e:48:17:7c:36:b3)
Port Name: s2-eth2
Config flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = Port is administratively down: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = Disable 802.1D spanning tree on port: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = Drop all packets except 802.1D spanning tree packets: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = Drop received 802.1D STP packets: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = Do not include this port when flooding: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = Drop packets forwarded to port: False
.... .... .... .... .... .... .0.. .... = Do not send packet-in msgs for port: False
State flags: 0x00000000
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = No physical link present: False
Current features: 0x000000c0
.... .... .... .... .... .... .... ...0 = 10 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... ..0. = 10 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... .0.. = 100 Mb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .... 0... = 100 Mb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ...0 .... = 1 Gb half-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... ..0. .... = 1 Gb full-duplex rate support: False
.... .... .... .... .... .... .1.. .... = 10 Gb full-duplex rate support: True
.... .... .... .... .... .... 1... .... = Copper medium: True
.... .... .... .... .... ...0 .... .... = Fiber medium: False
.... .... .... .... .... ..0. .... .... = Auto-negotiation: False
.... .... .... .... .... .0.. .... .... = Pause: False
.... .... .... .... .... 0... .... .... = Asymmetric pause: False
Advertised features: 0x00000000
Features supported: 0x00000000
Features advertised by peer: 0x00000000
Packet_in
交换机54254端口（有数据包进来，请指示）--- 控制器6633端口
结合Packet_in的结构
struct ofp_packet_in {
struct ofp_header header;
uint32_t buffer_id; /*Packet-in消息所携带的数据包在交换机缓存区中的ID*/
uint16_t total_len; /*data字段的长度*/
uint16_t in_port; /*数据包进入交换机时的端口号*/
uint8_t reason; /*发送Packet-in消息的原因，具体见 ofp_packet_in_reason*/
uint8_t pad;
uint8_t data[0]; /*携带的数据包*/
};分析抓取的数据包，可以发现是因为交换机发现此时自己并没有匹配的流表（Reason: No matching flow (table-miss flow entry) (0)），所以要问控制器如何处理
OpenFlow 1.0
.000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
Type: OFPT_PACKET_IN (10)
Length: 108
Transaction ID: 0
Buffer Id: 0x00000100
Total length: 90
In port: 1
Reason: No matching flow (table-miss flow entry) (0)
Pad: 00
Ethernet II, Src: 46:82:4d:8f:2e:7f (46:82:4d:8f:2e:7f), Dst: IPv6mcast_16 (33:33:00:00:00:16)
Destination: IPv6mcast_16 (33:33:00:00:00:16)
Address: IPv6mcast_16 (33:33:00:00:00:16)
.... ..1. .... .... .... .... = LG bit: Locally administered address (this is NOT the factory default)
.... ...1 .... .... .... .... = IG bit: Group address (multicast/broadcast)
Source: 46:82:4d:8f:2e:7f (46:82:4d:8f:2e:7f)
Address: 46:82:4d:8f:2e:7f (46:82:4d:8f:2e:7f)
.... ..1. .... .... .... .... = LG bit: Locally administered address (this is NOT the factory default)
.... ...0 .... .... .... .... = IG bit: Individual address (unicast)
Type: IPv6 (0x86dd)
Internet Protocol Version 6, Src: ::, Dst: ff02::16
0110 .... = Version: 6
.... 0000 0000 .... .... .... .... .... = Traffic Class: 0x00 (DSCP: CS0, ECN: Not-ECT)
.... 0000 00.. .... .... .... .... .... = Differentiated Services Codepoint: Default (0)
.... .... ..00 .... .... .... .... .... = Explicit Congestion Notification: Not ECN-Capable Transport (0)
.... .... .... 0000 0000 0000 0000 0000 = Flow Label: 0x00000
Payload Length: 36
Next Header: IPv6 Hop-by-Hop Option (0)
Hop Limit: 1
Source: ::
Destination: ff02::16
IPv6 Hop-by-Hop Option
Next Header: ICMPv6 (58)
Length: 0
[Length: 8 bytes]
Router Alert
Type: Router Alert (0x05)
Length: 2
Router Alert: MLD (0)
PadN
Type: PadN (0x01)
Length: 0
PadN:
Internet Control Message Protocol v6
Type: Multicast Listener Report Message v2 (143)
Code: 0
Checksum: 0x407c [correct]
[Checksum Status: Good]
Reserved: 0000
Number of Multicast Address Records: 1
Multicast Address Record Changed to exclude: ff02::1:ff8f:2e7f
Record Type: Changed to exclude (4)
Aux Data Len: 0
Number of Sources: 0
Multicast Address: ff02::1:ff8f:2e7f
Packet_out
控制器6633端口（请按照我给你的action进行处理） ---> 交换机54254端口
结合Packet_out的结构
struct ofp_packet_out {
struct ofp_header header;
uint32_t buffer_id; /*交换机缓存区id，如果为-1则指定的为packet-out消息携带的data字段*/
uint16_t in_port; /*如果buffer_id为‐1，并且action列表中指定了Output=TABLE的动作,in_port将作为data段数据包的额外匹配信息进行流表查询*/
uint16_t actions_len; /*action列表的长度，可以用来区分actions和data段*/
struct ofp_action_header actions[0]; /*动作列表*/
uint8_t data[0]; /*数据缓存区，可以存储一个以太网帧，可选*/
}告诉输出到交换机的65531端口
OpenFlow 1.0
.000 0001 = Version: 1.0 (0x01)
Type: OFPT_PACKET_OUT (13)
Length: 24
Transaction ID: 0
Buffer Id: 0x00000100
In port: 1
Actions length: 8
Actions type: Output to switch port (0)
Action length: 8
Output port: 65531
Max length: 0
接下来是另一台交换机（端口54256）与控制器（端口6633）的交互过程：
h1 ping h2
packet_in
flow_mod
结合flow_mod结构
struct ofp_flow_mod {
struct ofp_header header;
struct ofp_match match; /*流表的匹配域*/
uint64_t cookie; /*流表项标识符*/
uint16_t command; /*可以是ADD,DELETE,DELETE-STRICT,MODIFY,MODIFY-STRICT*/
uint16_t idle_timeout; /*空闲超时时间*/
uint16_t hard_timeout; /*最大生存时间*/
uint16_t priority; /*优先级，优先级高的流表项优先匹配*/
uint32_t buffer_id; /*缓存区ID ,用于指定缓存区中的一个数据包按这个消息的action列表处理*/
uint16_t out_port; /*如果这条消息是用于删除流表则需要提供额外的匹配参数*/
uint16_t flags; /*标志位，可以用来指示流表删除后是否发送flow‐removed消息，添加流表时是否检查流表重复项，添加的流表项是否为应急流表项。*/
struct ofp_action_header actions[0]; /*action列表*/
};分析抓取的flow_mod数据包，控制器通过6633端口向交换机54254端口、交换机54256端口下发流表项，指导数据的转发处理
把控制器从openflow reference改成ovs controller
在hello报文中可以发现控制器支持的OpenFlow版本从1.0变成了1.3，因此，经过协商交换机和控制器之间将通过1.3版本的OpenFlow协议进行通信
- flow_mod
3.实验总结：
通过这次实验，我对Wireshark这一工具的使用更加熟练了，懂得了如何利用Wireshark来捕获OpenFlow协议类型的各类报文（如hello, features_request, features_reply, set_config, packet_in, packet_out等），同时对OpenFlow交换机与控制器的交互步骤以及各类报文的含义有了更加深入的认识与了解！