Grundlagen von Software-defined Networking

Eine Schule beschließt, dass das Gast-WLAN nie die Rechner der Verwaltung erreichen darf. In einem gewöhnlichen Netz meldet sich jemand an jedem Switch an und ändert ihn von Hand. In einem Software-defined Network folgen die Switches nur einer Tabelle, und ein einziges Programm schreibt diese Tabelle für alle.

• Flow: eine Regel in einem Switch, bestehend aus Match und Aktion.
• Flow-Tabelle: die Liste der Flows, die der Switch für jedes Paket durchgeht.
• Match: der Teil eines Flows, der sagt, für welche Pakete er gilt.
• Aktion: was der Switch mit einem passenden Paket tut.
• Controller: ein Programm, das die Flows eines Switches schreibt.
• OpenFlow: die Sprache, die ein Switch und sein Controller sprechen.

Hier ist der Switch br0, gebaut von Open vSwitch. Daran hängen drei Rechner: h1, h2 und h3, jeder in einem eigenen Netzwerk-Namespace mit eigener Adresse. sdnlab status listet den Switch, seine drei nummerierten Ports, die Rechner und die Flows auf. Der letzte Teil ist leer. Beachte, dass der Switch im fail-mode secure steht. Das heißt: nichts tun, was die Flows nicht erlauben.

Ein gewöhnlicher Switch lernt von selbst. Ein OpenFlow-Switch tut nur, was seine Flow-Tabelle sagt. ovs-ofctl dump-flows gibt diese Tabelle aus, und sie hat keinen Flow: Nur die Kopfzeile kommt zurück. Wenn also h1 h2 anpingt, findet das erste Paket keinen passenden Flow und wird verworfen. Der Ping zeigt 100% packet loss.

Mininet baut ein Testnetz auf einer Maschine: Hosts, einen Switch und einen Controller, die für dich gestartet und gestoppt werden. --test pingall pingt zwischen allen Paaren von Hosts und gibt aus, wie viele Pings verloren gingen. Hier lautet die Antwort 0% dropped (2/2 received). Sein Controller hat die Flows geschrieben, die der Switch brauchte. Wenn Mininet endet, räumt es alle Open-vSwitch-Switches weg, auch br0. Der nächste Schritt baut das Lab deshalb neu auf.

sdnlab controller baut das Lab neu auf und verbindet br0 mit einem Controller-Programm auf dieser Maschine. Es ist das unfertige aus deinem Lab und schickt, so wie es geliefert wird, jedes Paket aus allen anderen Ports, wie ein Hub. Jetzt klappt der Ping von h1 zu h3. Die Tabelle hat einen Flow: priority=0 actions=CONTROLLER. Er schickt jedes Paket ohne besseren Flow an den Controller, und n_packets steigt mit jedem Paket. Diesen Controller fertigzustellen ist Teil 3 des Labs.