OpenFlow-Überblick zum Stand der Technik

Transkript

1 REGIONALES RECHENZENTRUM ERLANGEN [RRZE] OpenFlow-Überblick zum Stand der Technik Bülent Arslan 60. DFN-Betriebstagung, Berlin, 11. März 2014

2 Gliederung Einführung Technik Traditionelle Technik OpenFlow Technik OpenFlow Architektur Controller Tables Spezifikationen OpenFlow Herstellerübersicht Anwendungsbeispiel GOFF/ TaaS 2

3 FAU [ FRIEDRICH- ALEXANDER UNIVERSITÄT] Einführung

4 Einführung Motivation: Software Defined Networking OpenFlow ist ein Kommunikationsprotokoll. OpenFlow trennt Data Plane und Control Plane und ermöglicht es, die Forwarding-Logik über eine offene API zu programmieren. 4

5 Wie ist OpenFlow entstanden? Clean Slate Programm: Research Program in Stanford 2009 OpenFlow Specification Gründung der Open Networking Foundation (ONF) 2012 Googles Data Centers migrieren zu OpenFlow 2012: OpenFlow Specification OpenFlow Spezifikationen werden von der ONF vorangetrieben derzeit über 50 Mitglieder (Verizon, Deutsche Telekom, Facebook, Google, Yahoo, Microsoft, Cisco, Juniper, Alcatel-Lucent, HP,...) ONF Membership Fee (nicht vergleichbar mit IETF, ITU) 5

6 FAU [ FRIEDRICH- ALEXANDER UNIVERSITÄT] Technik Traditionelle Technik OpenFlow Technik

7 Traditionelle Technik: Weiterleitung basiert auf L2 Kriterien Implementierung ist vollständig in Hardware 7

8 OpenFlow Technik Weiterleitung basiert auf L2 bis L4 Kriterien Standardisierte Implementierung 8

9 OpenFlow Technik: Zentrale Steuerung Implementierung in Software oder Hardware 9

10 FAU [ FRIEDRICH- ALEXANDER UNIVERSITÄT] OpenFlow Architektur

11 Architektur Kommunikation zwischen OF Switch und Controller über OF Protocol OpenFlow Controller kennt die Topologie der von ihm verwalteten Netzkomponenten. 11

12 Controller Zentral programmierbare Logik kommuniziert über eine Layer 3 SSL Verbindung. Controller kann für eine Flow Table am Switch folgende Änderungen vornehmen: Add Update Delete 12

13 Flow Table Match Field Enthält die Bedingungen, die ein empfangenes Paket erfüllen muss. Priority Match Field Priorität. Instructions Aktion wenn Bedingung erfüllt ist. 13

14 Match Field Was ist ein Flow? OpenFlow Switch Forwarding 14

15 Match Field Auswahlkriterien: 15

16 Instructions Wird ausgeführt, wenn Bedingung in Match Field erfüllt ist Switch hat die folgenden Möglichkeiten Weiterleiten an Port/s Weiterleiten an den Controller Modifizierung des Paketes oder Flows Modifizierung des Instructions Fields Löschen des Paketes Wenn kein Match Field erfüllt ist: Paket löschen, Paket zum Controller weiterleiten oder nächste Flow-Tabelle verwenden. 16

17 OpenFlow Channel Schnittstelle zwischen OpenFlow Switch und Controller. Für ankommende Pakete ohne Flow Table Eintrag: OF Switch generiert Packet_in message für Controller Controller entscheidet wie das Paket (und alle Folgepakete dieses Flows) behandelt werden soll Controller nimmt entsprechenden Eintrag in Flow Table vor Controller generiert Packet_out message für Switch Folgepakete werden direkt von OF Switch gemäß Eintrag weiterverarbeitet 17

18 Group Table Die Group-Table wurde ab der Version definiert. Mit Group Table ist es möglich mehrere Aktionen zu definieren. Bsp: Pakete klonen und an mehrere Ports weiterleiten. Somit Broadcast und Multicast ermöglicht. 18

19 Meter Table Ab Version definiert QoS-Operationen möglich Pro Flow definierbar Bsp: Bandbreite 19

20 FAU [ FRIEDRICH- ALEXANDER UNIVERSITÄT] Spezifikationen OpenFlow 1.0 vs. 1.3

21 Spezifikationen OpenFlow 1.0 OpenFlow 1.3 Single Table IPv4 Multiple Tables IPv4 und IPv6 VLAN matching Group Table MPLS QoS: Meter Table 21

22 FAU [ FRIEDRICH- ALEXANDER UNIVERSITÄT] OpenFlow Herstellerübersicht

23 Openflow Hersteller Übersicht Immer mehr Hersteller zeigen Interesse an SDN und OpenFlow. Das meiste Equipment ist OpenFlow 1.0 compliant. Switches unterstützen oft unterschiedliche Match Fields in der Flow Table. OpenFlow 1.1 und 1.2 wird von Herstellern voraussichtlich übersprungen. OpenFlow 1.3 seit 2013 standardisiert. 23

24 Cisco Schon bei den ersten Studien in Stanford mit dabei (mit einem nicht-öffentlich erhältlichem OpenFlow Support für Catalyst 6500 im Stanford Campus Netz) Cisco One (Open Network Environment) SDN Approach (Juni 2012) Cisco One Software Controller angekündigt Eher zurückhaltende Haltung bzgl. OpenFlow Führten proof-of-concept Controller (OF 1.0) vor (Juni 2012) SDN ja, OpenFlow nicht unbedingt 24

25 Hewlett-Packard Schon seit 2007 Untersuchungen zu OpenFlow OpenFlow Firmware (OF 1.0) für ProCurve 3500 Series Switches ProCurve 3800 Series Switches ProCurve 5400 Series Switches ProCurve 8200 Series Switches OpenFlow 1.3 Portfolio für das 4. Quartal 2013 ProCurve 5900 & 5920 Series Switches ProCurve 5400 Series Switches 25

26 Brocade OpenFlow Support seit 2012 OpenFlow 1.0 auf Equipment mit OS 5.4 OpenFlow für MLX Series (1G, 10G, 100G) OpenFlow 1.0 für NetIron CES 2000 und CER 2000 Series 26

27 Juniper Mit OpenFlow lange zögerlich Planung OpenFlow 1.3 für MX OpenFlow 1.3 für EX-9200 Series seit

28 NEC Von Anfang an in Stanford mit dabei NEC Programmable Flow 5240 Switch (OpenFlow 1.0) NEC Programmable Flow 5820 Switch (OpenFlow 1.0) 28

29 Ciena OpenFlow Support seit Oktober 2012 OpenFlow 1.0 für 5400 Series Switches 29

30 IBM SDN Strategie seit Oktober 2012 Programmable Network Controller (PNC) (OpenFlow 1.0 compliant) IBM Switch G8264 (OpenFlow 1.0 compliant) 30

31 Pica8 3 OpenFlow-enabled Switches (OpenFlow 1.0) Pica Switch Pica Switch Pica Switch 31

32 FAU [ FRIEDRICH- ALEXANDER UNIVERSITÄT] Anwendung Beispiele GOFF / TaaS

33 GOFF / GÉANT OpenFlow Facility OpenFlow (1.0) Enabled Testbed Software-basiert Virtuelle Switches (Open vswitches [OVS]) Keine OpenFlow Hardware Switches im Einsatz Wird in Kürze von TaaS (Testbed-as-a-Service) abgelöst 33

34 Testbeds-as-a-Service (TaaS) Testbeds-as-a-Service (TaaS) wird neuer Dienst in GÉANT. Benutzer haben die Möglichkeit, sich eine individuelle Testumgebung zusammenzustellen. Zugang über Weboberfläche Auswahl von Ressourcen, die dann automatisch dem Benutzer zugeteilt werden. 34

35 TaaS Mögliche Ressourcen sind zunächst: Virtual Machines (VMs) Virtual Circuits (VCs) Zugang zu OpenFlow (1.3) Hardware Switches Beliebige Controller installierbar Zugang zu TaaS voraussichtlich im Frühjahr

36 Zusammenfassung OpenFlow ist ein Kommunikationsprotokoll mit dem Software Defined Networking ermöglicht werden kann. Standardisierte Steuerung von Netzflüssen. Zentraler Controller ist frei programmierbar. Großteil der Hersteller bietet bereits einige Produkte, die OpenFlow 1.0 unterstützen. Nächste unterstützte OpenFlow Version ist/wird

37 KONTAKT Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Dr. Susanne Naegele-Jackson Regionales Rechenzentrum Erlangen (RRZE) Martensstrasse Erlangen Kontakt: Bülent Arslan Regionales Rechenzentrum Erlangen (RRZE) Martensstrasse Erlangen Susanne.Naegele-Jackson@fau.de buelent.arslan@fau.de