明流交換機給數(shù)據(jù)中心帶來了比較大的變化。其內(nèi)部功能特性使得網(wǎng)絡(luò)可以獨立于設(shè)備進行編程，使整個系統(tǒng)更加敏捷靈活，大大提高了企業(yè)的效率。讓我們探索是什么驅(qū)動了 OpenFlow 交換機的強大功能。

什么是 OpenFlow 交換機？

OpenFlow交換機是一種支持OpenFlow的數(shù)據(jù)中心交換機，通過中央控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信。術(shù)語 OpenFlow 指的是一種開放式通信協(xié)議，旨在在OSI模型的第 2 層運行，允許控制平面從一個中心點斷開多個設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)平面并與之交互。

OpenFlow交換機使用軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，可以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源并按需自動化流量分配。下面我們將詳細描述OpenFlow交換機的規(guī)格。

OpenFlow 交換機組件

一個OpenFlow交換機由一個或多個流表和一個組表組成，使用OpenFlow協(xié)議與SDN控制器通信。它主要執(zhí)行數(shù)據(jù)包查找和轉(zhuǎn)發(fā)，可以建立一個或多個OpenFlow通道到外部控制器。

流表

在典型的網(wǎng)絡(luò)傳輸中，數(shù)據(jù)包以流的形式組合在一起。當(dāng)然，同一個VLAN的報文也可以是一個流，屬于一對MAC地址的報文也可以。在 OpenFlow 交換機內(nèi)部，OpenFlow 協(xié)議努力識別這些流并分配這些流。因此，這使交換機能夠應(yīng)用于特定端口或所有端口，同時在數(shù)據(jù)包與流匹配時采取特殊操作。

每個OpenFlow交換機內(nèi)部至少包含一個流表和表中的一組流表項。當(dāng)控制器識別出拓撲中的開關(guān)位置并且需要建立端到端連接時，將創(chuàng)建低條目。然而，這些流條目包括匹配字段、計數(shù)器、適用于匹配數(shù)據(jù)包的指令等。

數(shù)據(jù)包首先從表 0 開始，這些條目將根據(jù)優(yōu)先級進行檢查和匹配。如果流需要繼續(xù)到另一個表，則將數(shù)據(jù)包重定向到指令指定的表。

OpenFlow 交換機端口

OpenFlow交換機有三種類型的端口，包括：物理端口、邏輯端口和保留端口。

物理端口

物理端口是指連接到硬件的端口。在 OpenFlow 交換機上，它對應(yīng)于以太網(wǎng)端口。然而，這些端口有時并不完全對應(yīng)，因為OpenFlow交換機也可以虛擬化物理端口。此時，OpenFlow的物理端口就是硬件端口的一個虛擬切片。

邏輯端口

與物理端口不同，邏輯端口是一種高層抽象端口，通常由其他人定義，如鏈路聚合組、環(huán)回端口等。另外，Tunnel-ID是它為數(shù)據(jù)包設(shè)置的一個額外的管道字段。如果一個邏輯端口收到一個數(shù)據(jù)包，需要與控制器進行通信，它會向具有物理底部端口的控制器發(fā)送報告。

保留端口

OpenFlow保留端口主要是指通用的轉(zhuǎn)發(fā)操作。OpenFlow 交換機上有幾個必需的保留端口：ALL、CONTROLLER、TABLE、IN_PORT、ANY、UNSET、LOCAL。有時 NORMAL 和 FLOOD 端口會出現(xiàn)在交換機上，它們允許 OpenFlow 管道與交換機硬件管道進行交互。

OpenFlow 交換機類型

OpenFlow交換機分為兩種類型：OpenFlow-only和OpenFlow-hybrid交換機。OpenFlow-only 交換機：它是一個啞交換機，不能做出本地決策，因為它只有一個數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)發(fā)平面。結(jié)果，其中的所有數(shù)據(jù)包都必須由 OpenFlow 管道處理。否則，它不會工作。

OpenFlow-hybrid switch：它支持OpenFlow和以太網(wǎng)操作，這意味著您可以利用本地控制平面結(jié)合傳統(tǒng)的L2以太網(wǎng)交換機、VLAN隔離、L3路由、ACL和QoS來處理數(shù)據(jù)包。此外，各種分類機制可用于與 OpenFlow 管道交互。

OpenFlow Switch如何與Controller協(xié)同工作？

OpenFlow交換機運行必須具備三個基本要素：流表、控制器和OpenFlow協(xié)議。每個OpenFlow交換機與控制器建立獨立的連接進行流表傳輸和處理，具有唯一的操作數(shù)據(jù)路徑ID?？刂破魍ㄟ^交換機管理平面上的 TCP/IP 連接。當(dāng)控制器與交換機建立連接后，發(fā)送一條指示連接成功的命令消息，然后將指定的特定OpenFlow協(xié)議版本發(fā)送給交換機。

OpenFlow 交換機支持用于轉(zhuǎn)發(fā) OpenFlow 數(shù)據(jù)包的各種流操作。在流量轉(zhuǎn)發(fā)過程中，它將單播或組播報文通過物理端口轉(zhuǎn)發(fā)到控制器指定的使能OpenFlow的接口進行處理。此時，SDN 控制器可以設(shè)置通過網(wǎng)絡(luò)的路徑以進行特殊優(yōu)化，例如速度、最小跳數(shù)或減少延遲。

基于Openflow對網(wǎng)絡(luò)的可編程特性，解決了不同廠商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的差異性。由于控制權(quán)完全開放，企業(yè)可以通過定制實現(xiàn)任何想要的網(wǎng)絡(luò)路由、傳輸規(guī)則和策略。網(wǎng)絡(luò)流量控制實現(xiàn)了更加靈活和個性化的創(chuàng)新，更好地支持虛擬化和云化。

但從自動化的角度來看，OpenFlow主要是對L2/L3轉(zhuǎn)發(fā)平面進行編程，而不是為overlay的動態(tài)配置而設(shè)計的基于VXLAN隧道的虛擬網(wǎng)絡(luò)。更重要的是，集中式 OpenFlow 交換機控制器無法擴展到更大的網(wǎng)絡(luò)，例如跨數(shù)據(jù)中心的互連。

探索 OpenFlow 交換機的應(yīng)用

如今，OpenFlow已經(jīng)在大型數(shù)據(jù)中心或云數(shù)據(jù)中心得到大規(guī)模應(yīng)用?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)中心和云部署增強了對虛擬化的需求。OpenFlow交換機可以有效解決數(shù)據(jù)中心傳輸路徑分配不當(dāng)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)擁塞問題，從而提高數(shù)據(jù)中心的運營效率。這是因為它可以動態(tài)獲取鏈路流量傳輸信息，利用OpenFlow流量表項實現(xiàn)各鏈路流量負載均衡。

由此可見，在互聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的過程中，OpenFlow和SDN技術(shù)給傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶來了新的技術(shù)革新和發(fā)展，未來也將不斷更新完善，為高速發(fā)展做出貢獻。網(wǎng)絡(luò)的通信。