OpenFlow

　◆　OpenFlowとは

　OpenFlowとは、SDNを実現する技術の1つであり、ネットワーク機器を1つの制御装置で集中管理して
　複雑な転送制御を行ったり、柔軟にネットワーク構成を変更できる技術のことです。このOpenFlowは、
　GoogleやFacebookなどが参加している団体であるONF（Open Networking Foundation）が標準化を
　進めています。

　OpenFlowでは、従来のネットワーク機器では内部にある「経路制御の機能」と「データ転送の機能」を
　分離させています。OpenFlowは「OpenFlowコントローラ」と「OpenFlowスイッチ」で構成されます。
　※ 経路制御の機能はコントロールプレーンで担い、データ転送の機能はデータプレーンで担っています。


　　　　



　OpenFlowコントローラでは、複数のOpenFlowスイッチの動作を一括して管理できます。ネットワーク
　管理者は各OpenFlowスイッチの動作を記述したフローテーブルを作成して、OpenFlowコントローラは
　フローテーブルをOpenFlowプロトコルによって配送します。各OpenFlowスイッチはフローテーブルに
　基づいてデータの転送、破棄、あて先の書き換えなどを実行します。フローレベルに記述できる情報には、
　OpenFlowスイッチの物理ポート番号、送信元・宛先MACアドレス、VLAN ID、MPLSラベル、送信元・
　宛先IPアドレス、TCP/UDPポート番号等があり、これらのレイヤを組み合わせた条件の記述も可能です。


　　　


　OpenFlow Controllerは略して「OFC」、OpenFlow Switchは略して「OFS」と表記されることがあります。

　◆　OpenFlowによるネットワーク機器の設定

　OpenFlowコントローラはコントロールプレーンでOpenFlowスイッチを制御します。OpenFlowスイッチは
　ただのL2スイッチではなく、OpenFlowはプログラマブルであることから、Firewallやロードバランサなどの
　アプライアンスで実現していた機能をOpenFlowスイッチ上に実装することもできます。


　　　　



　◆　OpenFlow - Southbound API・Northbound API

　SDNアーキテクチャ図の解説通り、OpenFlowコントローラとネットワーク機器間の Southbound API で
　OpenFlowプロトコルが使用されます。Northbound API では、OpenFlowコントローラとネットワークの
　管理・制御を実現するためのSDNアプリ間でやりとりする仕組みを提供しています。


　　　

　◆　OpenFlow導入における課題点とNFV・SFCの併用

　OpenFlow導入における課題として、OpenFlowのネットワークインフラを導入するためには構成する全ての
　ネットワーク機器を比較的コストの高いOpenFlow対応機器にリプレースまたは新規導入する必要があります。
　また、複雑なネットワーク制御をするためには複雑なフロールールが必要となり、パケットを処理するために
　機器のフローテーブルをルックアップする際に、機種によりはある程度の負荷がかかってしまう点があります。

　ただし、OpenFlowスイッチに全てのNW機器の機能を実装させるのではなく、サーバ仮想化技術を上手く活用
　して、VMを必要に応じて機動してVM上にスイッチ、ルータ、Firewall、ADCなどの機能を動作させて、その
　機器間をどのようにパケット転送するべきなのかを、OpenFlowやオーバレイなどのSDN技術を用いて制御する
　ことで負荷を軽減させることができます。この考え方は、NFV（Network Function Virtualization）そして、
　SFC（Service Function Chaining）と呼ばれる考え方です。



　◆　OpenFlowコントローラとOpenFlowスイッチがやり取りするメッセージ

　・　OpenFlowコントローラ側からの送信メッセージ

メッセージ	説明
Packet Out	OpenFlowスイッチから出力させるためのパケットを送るためのメッセージ
Flow Mod	生成したフローをOpenFlowスイッチへと送る際に用いられるメッセージ
Port Mod	ポートの状態を変更するためのメッセージ
Set Config	OpenFlowスイッチのコンフィグパラメータを設定するためのメッセージ

　・　OpenFlowコントローラ側から要求が送信され、OpenFlowスイッチ側で応答するメッセージ

メッセージ	説明
Features Request/Reply	OpenFlowスイッチのケイパビリティ取得に用いられるメッセージ
Stats Request/Reply	統計情報取得に用いられるメッセージ
Get Config Request/Reply	OpenFlowスイッチのコンフィグパラメータの取得に用いられるメッセージ
Barrier Request/Reply	OpenFlowコントローラ側の要求に対する処理完了の確認に用いられるメッセージ
Queue Get Config Request/Reply	キューに関するコンフィグ取得に用いられるメッセージ

　・　OpenFlowスイッチ側からの送信メッセージ

メッセージ	説明
Packet In	OpenFlowスイッチが受信したパケットを送るメッセージ
Flow Removed	OpenFlowスイッチ中のフローが消えたことを通知するためのメッセージ
Port Status	OpenFlowスイッチからポート状態変化を通知するためのメッセージ

　・　OpenFlowコントローラ、OpenFlowスイッチ双方からの送信メッセージ

メッセージ	説明
Hello	OpenFlowコントローラ、OpenFlowスイッチ間接続の開始時に用いられるメッセージ
Echo Request/Reply	OpenFlowコントローラ、OpenFlowスイッチ間接続の死活監視に用いられるメッセージ
Error	エラーを通知するためのメッセージ
Vendor	ベンダー独自定義のためのメッセージ