Software Defined Networking (eBook)

SDN-Praxis mit Controllern und OpenFlow

Konstantin Agouros (Autor)

eBook Download: PDF | EPUB

2017 | 1. Auflage
280 Seiten
Walter de Gruyter GmbH & Co.KG (Verlag)
978-3-11-045187-0 (ISBN)

Infos

Software Defined Networking (SDN) stellt einen ziemlichen Paradigmenwechsel im Netzwerkumfeld da. Heutige Netzwerke werden nach wie vor relativ statisch konfiguriert. Es gibt dynamische Routingprotokolle die dafür geschaffen wurden, Ausfälle zu erkennen und den Verkehr dann über andere Wege zu leiten. Den richtigen Lösungsweg zu finden, stellt sich aber teilweilse sehr komplex dar.

Außerdem werden die Geräte (Router, Switche, Firewalls) in der Regel einzeln konfiguriert. Einen neuen Datenpfad zu schaffen, erfordert daher von den Administratoren viele einzelne Arbeitsschritte, ein Fehler in einem dieser Schritte (z.B. ein Tippfehler in einer IP-Adresse) und der ganze Pfad funktioniert nicht.

Netzwerkgeräte haben in der Regel eine sogenannte Control Plane, welche die Steuerung übernimmt (welche Daten sollen wo lang fließen) und die Data Plane in welcher (häufig mit Hardwarebeschleunigung) aufgrund der Regeln der Control Plane die eigentlichen Daten fließen. Jedes Netzwerkgerät besitzt in der Regel eine eigene Control Plane und muss deswegen einzeln konfiguriert werden.

Die Idee hinter SDN ist nun, die Control Plane zu zentralisieren. Erst Konzepte stammen so etwa aus dem Jahr 2005 aus den USA. Ein zentraler Controller kann wesentlich „intelligentere“ Entscheidungen treffen, da er den Zustand des Gesamtnetzwerkes kennt. Über ein Steuerprotokoll kann er dann den Geräten Anweisungen geben, welche Pakete über welchen Pfad weiterzuleiten sind.

Damit sind wesentlich komplexere Entscheidungen möglich und auch das schnelle Umleiten von Verkehr ist möglich.

Das momentan marktführende Protokoll heißt OpenFlow und und wird von der Open Networking Foundation weiterentwickelt. Das wirklich interessante dabei ist, das in den neueren OpenFlow Versionen die Trennung der ISO-Schichten 2 – 4 eigentlich aufgeweicht wird und auch dies dazu beiträgt, dass durch komplexere Entscheidungen möglich sind.

Die Controller erlauben es, eigene Programme über ein Programmier-Interface einzuklinken und damit kann sich der Netzwerkadministrator vom statischen Netzwerk der Vergangenheit verabschieden und das Netzwerk wirklich programmieren.

Das Buch soll nach einer Einführung in die Theorie, die sich aber auf ein Kapitel SDN allgemein (viele Hersteller verkaufen unter SDN nur eine leicht flexiblere Konfigurierbarkeit Ihrer Komponenten) und einem Kapitel, welches den OpenFlow Standard erklärt (in seinen verschiedenen Versionen) dem Leser das Thema praktisch näherbringen. Dazu wird gezeigt, wie nur durch das „einschieben“ von Flows Regeln auf OpenFlow fähige Geräte gebracht werden können. Ein Kapitel wird sich mit den Möglichkeiten bzw. Limitierungen tatsächlich OpenFlow fähiger Geräte beschäftigen. Und schließlich führen wir in die APIs der beiden Controller Floodlight und OpenDayLight ein, damit der Leser danach seine eigenen Ideen mit diesen APIs umsetzen kann, um das eigene Netzwerk zu Programmieren.

Konstantin Agouros

Inhalt

Inhalt 7
Abbildungsverzeichnis 10
Vorwort 11
1 SDN-Theorie 13
1.1 Netzwerk Abstrakt 13
1.2 Routing-Protokolle 18
1.3 ConfigurationManagement 21
1.3.1 SNMP 22
1.3.2 NETCONF 24
1.4 Overlay-Netzwerke 29
1.4.1 Overlaymit GRE 30
1.4.2 Overlaymit VXLAN 31
1.4.3 MPLS 33
1.5 Open vSwitch Database (OVSDB) 34
2 OpenFlow 38
2.1 Die Struktur 38
2.1.1 Ports 40
2.1.2 Switch-Typen 42
2.1.3 Anmerkungen zumProtokoll 42
2.1.4 Flows und Flow-Tabellen 42
2.1.4.1 Matches 43
2.1.4.2 Counter 44
2.1.4.3 Instructions 48
2.1.4.4 Actions Sets und Action Lists 49
2.1.4.5 Actions 50
2.1.4.6 Groups 52
2.1.4.7 Meters 52
2.1.4.8 Queues 53
2.2 OpenFlow 1.0 53
2.3 OpenFlow 1.4 und 1.5 54
2.4 Flow Kochbuch 54
2.4.1 Layer 2 55
2.4.2 Routing 57
2.4.3 Firewalling 58
2.4.4 Address Translation 59
2.5 Fazit 60
3 OpenFlow-Implementierungen 61
3.1 Open vSwitch 61
3.1.1 Grundkonfiguration 61
3.1.2 STP 63
3.1.3 VLANs 63
3.1.4 Bonding/LAG 64
3.1.5 Overlay-Netze 65
3.1.6 „Interne Verkabelung“ 65
3.1.7 Verschiedenes 66
3.1.8 OpenFlow 68
3.1.9 Mininet 71
3.2 PicOS 76
3.3 Juniper 77
3.4 Arista 80
3.5 Zodiac FX 81
4 Project Floodlight 83
4.1 Die Installation 83
4.2 Die grafische Weboberfläche 85
4.3 REST APIs von FloodLight 86
4.3.1 Static Flow Pusher 89
4.3.1.1 Matches 90
4.3.2 Instruktionen und Aktionen 95
4.3.2.1 Aktionen 95
4.3.3 Groups und Meters 102
4.4 EigeneModule entwickeln 102
4.4.1 Die Entwicklungsumgebung 102
4.4.2 HelloWorld in Floodlight 103
4.4.3 Die zweite Applikation 107
4.4.3.1 Das REST API 113
4.4.4 Pakete Lesen und Schreiben 121
4.4.4.1 Pakete Empfangen 121
4.4.4.2 Pakete Senden 126
4.4.4.3 Paketemanipulieren und weiterschicken 130
4.4.5 Gruppen undMeters 134
4.4.5.1 Gruppen 134
4.4.5.2 Meters 136
5 OpenDaylight 138
5.1 Architektur 138
5.2 Installation 139
5.3 REST-API 144
5.3.1 Flows für OpenFlow verwalten 146
5.3.1.1 Das Datenmodell 146
5.3.1.2 Filter / Matches 151
5.3.1.3 Instruktionen und Aktionen 157
5.3.1.4 Gruppen 167
5.3.1.5 Meters 168
5.3.2 BGP- und BGP-FlowSpec steuern 170
5.3.2.1 Einfügen und Löschen einer IPv4-Route 177
5.3.2.2 Einfügen und Löschen einer FlowSpec-Route 178
5.4 Eigene Applikationen in OpenDaylight integrieren 183
5.4.1 Hello World in OpenDaylight 184
5.4.2 Die zweite Applikation 191
5.4.2.1 Vorbereitende Arbeiten 191
5.4.2.2 Nodes 197
5.4.2.3 Flowverwaltung 201
5.4.2.4 Ein RPC für die Firewall-Regeln 209
5.4.2.5 MDSAL Data Store 223
5.4.3 Pakete lesen und schreiben 228
5.4.3.1 Pakete empfangen 229
5.4.3.2 Pakete einfügen 236
5.4.3.3 Pakete manipulieren und weiterschicken 250
5.4.3.4 Abschlussbemerkungenzur Applikationsentwicklung 261
A Filter und Aktionen bei Open vSwitch 263
A.1 Matches 263
A.2 Actions und Instructions 265
B Vollständige Klassendefinitionen 267
B.1 globalfirewall 267
B.2 FlowManagement 269
B.3 packetMagic erweiterteVersion 272
B.4 PacketMagicRestletRoutable erweiterte Version 274
B.5 packetMagic.java finale Version 275
C Glossar 278
Literatur 279
Stichwortverzeichnis 280

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 19.12.2017
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Mathematik / Informatik ► Informatik ► Netzwerke
• Themenwelt: Technik ► Bauwesen
• Themenwelt: Wirtschaft ► Betriebswirtschaft / Management ► Unternehmensführung / Management
• Themenwelt: Wirtschaft ► Betriebswirtschaft / Management ► Wirtschaftsinformatik
• ISBN-10: 3-11-045187-5 / 3110451875
• ISBN-13: 978-3-11-045187-0 / 9783110451870