开放流量开关：它是什么以及它是如何工作的

明流交换机给数据中心带来了比较大的变化。其内部功能特性使得网络可以独立于设备进行编程，使整个系统更加敏捷灵活，大大提高了企业的效率。让我们探索是什么驱动了 OpenFlow 交换机的强大功能。

什么是 OpenFlow 交换机？

OpenFlow交换机是一种支持OpenFlow的数据中心交换机，通过中央控制器实现网络通信。术语 OpenFlow 指的是一种开放式通信协议，旨在在OSI模型的第 2 层运行，允许控制平面从一个中心点断开多个设备的转发平面并与之交互。

OpenFlow交换机使用软件定义网络（SDN）技术在网络中转发数据包，可以优化网络资源并按需自动化流量分配。下面我们将详细描述OpenFlow交换机的规格。

OpenFlow 交换机组件

一个OpenFlow交换机由一个或多个流表和一个组表组成，使用OpenFlow协议与SDN控制器通信。它主要执行数据包查找和转发，可以建立一个或多个OpenFlow通道到外部控制器。

流表

在典型的网络传输中，数据包以流的形式组合在一起。当然，同一个VLAN的报文也可以是一个流，属于一对MAC地址的报文也可以。在 OpenFlow 交换机内部，OpenFlow 协议努力识别这些流并分配这些流。因此，这使交换机能够应用于特定端口或所有端口，同时在数据包与流匹配时采取特殊操作。

每个OpenFlow交换机内部至少包含一个流表和表中的一组流表项。当控制器识别出拓扑中的开关位置并且需要建立端到端连接时，将创建低条目。然而，这些流条目包括匹配字段、计数器、适用于匹配数据包的指令等。

数据包首先从表 0 开始，这些条目将根据优先级进行检查和匹配。如果流需要继续到另一个表，则将数据包重定向到指令指定的表。

OpenFlow 交换机端口

OpenFlow交换机有三种类型的端口，包括：物理端口、逻辑端口和保留端口。

物理端口

物理端口是指连接到硬件的端口。在 OpenFlow 交换机上，它对应于以太网端口。然而，这些端口有时并不完全对应，因为OpenFlow交换机也可以虚拟化物理端口。此时，OpenFlow的物理端口就是硬件端口的一个虚拟切片。

逻辑端口

与物理端口不同，逻辑端口是一种高层抽象端口，通常由其他人定义，如链路聚合组、环回端口等。另外，Tunnel-ID是它为数据包设置的一个额外的管道字段。如果一个逻辑端口收到一个数据包，需要与控制器进行通信，它会向具有物理底部端口的控制器发送报告。

保留端口

OpenFlow保留端口主要是指通用的转发操作。OpenFlow 交换机上有几个必需的保留端口：ALL、CONTROLLER、TABLE、IN_PORT、ANY、UNSET、LOCAL。有时 NORMAL 和 FLOOD 端口会出现在交换机上，它们允许 OpenFlow 管道与交换机硬件管道进行交互。

OpenFlow 交换机类型

OpenFlow交换机分为两种类型：OpenFlow-only和OpenFlow-hybrid交换机。OpenFlow-only 交换机：它是一个哑交换机，不能做出本地决策，因为它只有一个数据或转发平面。结果，其中的所有数据包都必须由 OpenFlow 管道处理。否则，它不会工作。

OpenFlow-hybrid switch：它支持OpenFlow和以太网操作，这意味着您可以利用本地控制平面结合传统的L2以太网交换机、VLAN隔离、L3路由、ACL和QoS来处理数据包。此外，各种分类机制可用于与 OpenFlow 管道交互。

OpenFlow Switch如何与Controller协同工作？

OpenFlow交换机运行必须具备三个基本要素：流表、控制器和OpenFlow协议。每个OpenFlow交换机与控制器建立独立的连接进行流表传输和处理，具有唯一的操作数据路径ID。控制器通过交换机管理平面上的 TCP/IP 连接。当控制器与交换机建立连接后，发送一条指示连接成功的命令消息，然后将指定的特定OpenFlow协议版本发送给交换机。

OpenFlow 交换机支持用于转发 OpenFlow 数据包的各种流操作。在流量转发过程中，它将单播或组播报文通过物理端口转发到控制器指定的使能OpenFlow的接口进行处理。此时，SDN 控制器可以设置通过网络的路径以进行特殊优化，例如速度、最小跳数或减少延迟。

基于Openflow对网络的可编程特性，解决了不同厂商网络设备的差异性。由于控制权完全开放，企业可以通过定制实现任何想要的网络路由、传输规则和策略。网络流量控制实现了更加灵活和个性化的创新，更好地支持虚拟化和云化。

但从自动化的角度来看，OpenFlow主要是对L2/L3转发平面进行编程，而不是为overlay的动态配置而设计的基于VXLAN隧道的虚拟网络。更重要的是，集中式 OpenFlow 交换机控制器无法扩展到更大的网络，例如跨数据中心的互连。

探索 OpenFlow 交换机的应用

如今，OpenFlow已经在大型数据中心或云数据中心得到大规模应用。现代数据中心和云部署增强了对虚拟化的需求。OpenFlow交换机可以有效解决数据中心传输路径分配不当导致的数据拥塞问题，从而提高数据中心的运营效率。这是因为它可以动态获取链路流量传输信息，利用OpenFlow流量表项实现各链路流量负载均衡。

由此可见，在互联网不断发展的过程中，OpenFlow和SDN技术给传统网络带来了新的技术革新和发展，未来也将不断更新完善，为高速发展做出贡献。网络的通信。