什么是 OpenFlow？

OpenFlow 是一种开放标准的通信协议，它通过将控制平面与数据平面分离，让网络设备能够实现软件定义网络（SDN）。借助 OpenFlow，用户可以通过软件定义的网络交换机来控制网络流量。OpenFlow 标准是催生 SDN 的奠基性标准之一。组织可以利用 OpenFlow 来动态管理网络行为、实施灵活的路由策略，以及在无需修改硬件的情况下自动完成网络配置。

OpenFlow 是软件定义网络最早采用的核心协议之一，负责控制器与交换机之间的通信。该协议最初是斯坦福大学的一个内部项目，后来由 Open Networking Foundation 管理，如今则由 Linux 基金会管理。OpenFlow 为厂商中立的标准，可与支持该协议的硬件交换机供应商的设备实现互操作。

OpenFlow 通过流表操作实现网络可编程，而流表由集中式控制层分发到对应的交换机。流表规定了数据包在网络中的转发方式，其中包含 IP 地址、端口和投递规则。借助这些流表，每台交换机都能知道数据包下一步该发往何处。如果到达的数据包与流表中的详细信息不匹配，它将会被送往控制器，由控制器检查并决定下一步如何处理。

尽管如今 OpenFlow 通常已被抽象化，或被其他协议取代，但它在 SDN 的发展史上仍具有重要意义。

OpenFlow 协议允许硬件交换机由软件定义网络控制，并由一个独立的控制平面统一协调。兼容 OpenFlow 的软件定义控制器通过南向 API 与 OpenFlow 交换机通信。控制器通过北向 API 从路由、负载均衡等软件定义网络应用中获取数据，再向交换机发送指令。同样，交换机也可以向控制器报告网络状态，控制器则把这些信息传递给网络应用，由网络应用决定下一步该怎么做。

OpenFlow 的运行需要四个主要组件。

OpenFlow 控制器

OpenFlow 控制器是一个软件定义的集中式控制层，负责跟踪整个网络的状态。为了保持容错能力，控制器可以构建为分布式系统。控制器由多家不同厂商提供，包括开源的 Floodlight 控制器和 OpenDaylight 控制器。

控制器既与硬件交换机通信，也与防火墙、路由器和负载均衡器等在网络流量控制中承担特定任务的 SDN 应用通信。

OpenFlow 交换机

支持 OpenFlow 协议的硬件交换机，其数据平面是可编程的。控制平面会向交换机发送消息和流表，使其能够准确处理网络数据包并做出转发决策。借助 OpenFlow，您可以用同一套协议管理来自不同厂商的硬件交换机。

安全通道

OpenFlow 要求控制器与交换机之间有一条安全通道，用于二者通信。OpenFlow 协议消息正是通过这条通道传输的。这些消息可以包括：查询交换机功能、配置交换机、将数据包转发给控制器或从控制器发出，以及修改流表。

流表

流表会被分发到交换机，并安装在设备上。控制器可以向交换机发送消息，以添加、删除或修改这些流表。交换机利用流表进行流量控制。每个流条目都包含匹配字段、优先级值、计数器和超时值。当数据包进入交换机时，交换机会将其与流条目进行匹配，并执行相应的操作。

与其他 SDN 协议一样，OpenFlow 提供了许多传统网络管理所不具备的功能。

动态流控制

借助外部的集中式控制器，您可以在出现问题时使用 OpenFlow 执行网络操作。这些操作包括根据网络状态进行负载均衡、路径优化和重路由等。

网络可编程性

网络工程师可以创建自定义转发规则、策略和网络配置，并将它们传递给交换机。这样一来，网络就可以按需进行编程。

流量工程

根据控制器和流表的可用情况，您可以使用 OpenFlow 协议来执行流量工程任务，例如落实服务质量和优化延迟。

网络虚拟化

控制平面允许您在其控制的所有设备上实现网络虚拟化。这意味着，您可以根据需要创建、配置和删除虚拟网络。

NETCONF 是一种用于管理网络设备的协议，支持添加、配置、删除交换机或其他设备。此外，NETCONF 也可以用于 SDN 操作。

NETCONF 通常用于网络设备的配置，但它可以与 OpenFlow 搭配使用，由 OpenFlow 负责整个网络的流量管理。

在许多基于云的现代 SDN 工具中，OpenFlow 和 NETCONF 等协议要么可供选择，要么已经内置在工具中。

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