RouterBOARD with OpenFlow

RouterBOARD (RB750GL)で
OpenFlow動作を確認してみました

2013.11.16
@ttsubo

自己紹介

@ttsubo
・通信事業者向けネットワークエンジニアをやってます。
・最近は、データセンタ系ネットワーク技術動向に興味があり、
OpenStack等のIaaS管理基盤技術を勉強中。
・さらに、「これからの時代、ネットワーク屋も、プログラミ
ング必要だよね。」という風潮に感化されて、OpenFlow
プログラミングも勉強中。
2

RouterBOARDとは
自宅ラック勉強会 #15.0 RouterBoard勉強会Vol.1の
資料あたりをご確認ください。
http://connpass.com/event/3208/?disp_content=presentation#tabs
http://en.wikipedia.org/wiki/MikroTik

豊富なネットワーク制御機能を有するRouterOSを搭載して
おり、最近、OpenFlow対応したそうです。
!
CCR1036-12G-4S
¥115,500

!
!

RB2011L-IN

最新RouterOSの
バージョンは、 6.6
MMM
MMM
MMMM
MMMM
MMM MMMM MMM
MMM MM MMM
MMM
MMM
MMM
MMM

III
III
III
III

KKK
KKK
KKK KKK
KKKKK
KKK KKK
KKK KKK

RRRRRR
RRR RRR
RRRRRR
RRR RRR

MikroTik RouterOS 6.6 (c) 1999-2013

TTTTTTTTTTT
TTTTTTTTTTT
OOOOOO
TTT
OOO OOO
TTT
OOO OOO
TTT
OOOOOO
TTT

III
III
III
III

KKK
KKK
KKK KKK
KKKKK
KKK KKK
KKK KKK

http://www.mikrotik.com/

RB750GL

[?]
command [?]

Gives the list of available commands
Gives help on the command and list of arguments

[Tab]

¥13,650

Completes the command/word. If the input is ambigous,
a second [Tab] gives possible options

!
!

¥9,450
http://routerboard.jp

/
..
/command

Move up to base level
Move up one level
Use command at the base level

3

RouterOSでのOpenFlow対応
あくまで、実験用途とのことですが、個人の出費レベル
でOpenFlowスイッチが手に入るのは魅力ですよね。
Currently RouterOS implements OpenFlow version 1.0.0 required
features. Support for newer versions, optional features and switching
hardware acceleration are to be added. Current implementation should
be considered experimental - NOT production ready and is available
for evaluation purposes. Please contact support with feature requests
and bug reports.
OpenFlow support is available as standalone openflow package.
OpenFlow feature overrides regular packet processing functionality packets that are received on interfaces that are OpenFlow switch ports,
will not pass through the regular networking stack unless OpenFlow
controller sets up flows that enable this. Due to this care must be taken
to not disable access to the device when configuring OpenFlow.
Currently only unencrypted TCP is available as the communications
channel between RouterOS OpenFlow switch and controller.

http://wiki.mikrotik.com/wiki/Manual:OpenFlow
4

ということで、
どの程度、OpenFlow機能が使えるのかを
試してみました
目標感：
OpenFlow化したRB750GLで
SimpleRouterを実現してみる。

5

OpenFlowの動作確認シナリオ
PC-AとPC-B間でのL3通信を実現するために、
IPルーティングな挙動をOpenFlowで動作させてみる
OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

ARP Request
ARP Reply
ICMP_Echo Request

192.168.1.1

Packet-in
Packet-out

Packet-in
Packet-out

Drop!!
ARP Request
ARP Reply

FlowMod

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply
6

ファーストチャレンジ:

NGでした

残念ながら

OFS側でのPacket-in処理が実施されなかった
OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

192.168.1.1

ARP Request
ARP Reply
ICMP_Echo Request

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

Packet-out
Drop!!
ARP Requestを
受信しても ARP Request
ARP Reply
Packet-inされない
FlowMod

Packet-in
Packet-out

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply
7

Features Replyを確認してみると...
OFS側でPacket-inが実施されない原因解析として
Secure Channel開設フェーズを確認してみた
OFS

OFC
Secure
Channel

Max packets buﬀeredが
0 となっている!!

Hello
Hello
Features Request

Features Reply
Set Conﬁg
Echo Request
Echo Reply
8

Max packets buffered
/* Switch features. */

struct ofp_switch_features {

struct ofp_header header;

};

OpenFlow Switch Specification Version 1.3.2

7.3 Controller-to-Switch Messages

uint64_t datapath_id;

uint32_t n_buffers;

uint8_t n_tables;

uint8_t auxiliary_id;

uint8_t pad[2];

/* Datapath unique ID. The lower 48-bits are for

a MAC address, while the upper 16-bits are

implementer-defined. */

/* Max packets buffered at once. */

/* Number of tables supported by datapath. */

/* Identify auxiliary connections */

/* Align to 64-bits. */

/* Features. */

uint32_t capabilities; /* Bitmap of support "ofp_capabilities". */

uint32_t reserved;

};

OFP_ASSERT(sizeof(struct ofp_switch_features) == 32);

The datapath_id field uniquely identifies a datapath. The lower 48 bits are intended for the switch MAC address, while the
top 16 bits are up to the implementer. An example use of the top 16 bits would be a VLAN ID to distinguish multiple virtual
switch instances on a single physical switch. This field should be treated as an opaque bit string by controllers.

The n_buffers field specifies the maximum number of packets the switch can buffer
when sending packets to the controller using packet-in messages (see 6.1.2).

RouterBoard (RB750GL)によるOpenFlow環境では、
Packet-in処理は対応していないみたい...
9

ちょっと、動作確認シナリオを改良してみる
Packet-in処理を排除した検証シナリオにて、引き続き、
IPルーティングな挙動をOpenFlowで動作させてみる
OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

ARP Request

192.168.1.1

Packet-in
Packet-out

事前に、PC-A, PC-B側でARP学習
ARP Reply
させた上で、OFS側で適切なFlowエントリ
ICMP_Echo Request
Drop!!
を登録しておく。 Packet-in
ARP Reply

Packet-out
Packet-out
Packet-out

ARP Request
ARP Reply
ARP Reply

FlowMod

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply
10

セカンドチャレンジ:

NGでした

惜しくも

PC-Aでのping疎通が失敗してしまった
OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

ARP Reply

192.168.1.1

Packet-out
Packet-out

ARP Reply

FlowMod

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

ICMP_Echo_Reply
が受信されない
11

動作結果を解析してみると...
OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

ARP Reply

192.168.1.1

Packet-out
Packet-out

ARP Reply

FlowMod

ICMP_Echo Request
[admin@MikroTik] > openflow flow print detail
Flags: I - inactive
0 switch=oflow1 version=1
match="inport:1 dlsrc:7C:C3:A1:87:8F:65 dldst:00:00:00:00:00:01 dltype:0x800

ICMP_Echo Request

Flowエントリは、
正しく設定されていた

nwdst:192.168.1.1/32"
actions="set_dl_src:00:00:00:00:00:02, set_dl_dst:00:1A:80:0A:9E:D4, output:2"
info="priority 255, idletimeout 0, hardtimeout 0, cookie 0, removenotify 1"

!
1 switch=oflow1 version=1
match="inport:2 dlsrc:00:1A:80:0A:9E:D4 dldst:00:00:00:00:00:02 dltype:0x800
nwdst:192.168.0.1/32"
actions="set_dl_src:00:00:00:00:00:01, set_dl_dst:7C:C3:A1:87:8F:65, output:1"

12

OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

192.168.1.1

Packet-out

ARP Reply

Packet-out

ARP Reply

FlowMod

ICMP_Echo Request

ICMP_Echo Request

Flowエントリの統計情報が、
カウントアップされていない !!
[admin@MikroTik] > openflow flow print stats
Flags: I - inactive
# SWITCH MATCH

BYTES

0 oflow1
1 oflow1

0
0

inpor...
inpor...

PACKETS DURATION
0 3m38s830ms
0 3m38s830ms
13

OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

ARP Reply

192.168.1.1

Packet-out
Packet-out

ARP Reply

FlowMod

ICMP_Echo Request

ICMP_Echo Request

PC-B側でパケット
キャプチャしてみたところ、
ICMP_Echo_Requestを
受信しているにも関わらず、
ICMP_Echo_Replyを
送信していない
14

ICMP_Echo_Requestを確認してみると…

PC-Aが送信したICMP_Echo_Request
がそのままPC-Bに到着していた

192.168.0.1
（7C:C3:A1:87:8F:65）

OFS

PC-A
192.168.0.10
（00:00:00:00:00:01）

192.168.1.1
（00:1A:80:0A:9E:D4）

Flowエントリ
に従った転送制御
が行われていない !!

PC-B

ICMP_Echo Request
15

Features Replyを確認してみると...
OFS側でFlowエントリに従った転送制御が実施されない原因解析
として、Secure Channel開設フェーズを再度、確認してみた
OFS

OFC
Secure
Channel

RouterBOARD (RB750GL)では、
L2/L３ヘッダを更新する処理に対応
していないみたい…

Hello
Hello
Features Request

Features Reply
Set Conﬁg
Echo Request
Echo Reply
16

目標を変更して、どの程度、OpenFlow機能が
使えるのかを試してみました
目標感：
OpenFlow化したRB750GLで
SimpleRouterを実現してみる。
SimpleSwitch

17

OpenFlowの動作確認シナリオ
L2/L3ヘッダの更新処理を排除した検証シナリオにて、
L2転送（ダムHUB）な挙動をOpenFlowで動作させてみる
OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

ARP Request
ARP Reply
ICMP_Echo Request

192.168.0.2

Packet-in
Packet-out

Packet-in
Packet-out

Drop!!

OFS側で適切なFlowエントリ
ARP Request
ARP Reply
を登録しておく。
FlowMod

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply
18

サードチャレンジ:

NGでした

やっぱり

PC-Aでのping疎通は成功するが...
PC-A

OFS

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

192.168.0.2

FlowMod

ICMP_Echo Request

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

ICMP (Echo Reply
tsubois-MacBook-Air:~ t_tsubo2000$ ping 192.168.0.2
PING 192.168.0.2 (192.168.0.2): 56 data bytes
64 bytes from 192.168.0.2: icmp_seq=0 ttl=64 time=0.691

ms
ms
ms
ms
ms

Flowエントリ
が行われていない??
19

PC-A

OFS

192.168.0.1

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.2

FlowMod

ICMP_Echo Request

[admin@MikroTik] > openflow flow print detail
Flags: I - inactive
0 switch=oflow1 version=1 match="inport:1" actions="output:2"

ICMP_Echo Request

Flowエントリは、
正しく設定されていた


!
1 switch=oflow1 version=1 match="inport:2" actions="output:1"

20

OFS

PC-A
192.168.0.1

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.2

FlowMod

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

Flowエントリの統計情報が、
カウントアップされていない !!

[admin@MikroTik] > openflow flow print stats
Flags: I - inactive
# SWITCH
MATCH
BYTES
PACKETS DURATION
0 oflow1
inport:1
0
0 4m2s430ms
1 oflow1
inport:2
0
0
21

OpenFlow動作まとめ
OpenFlowプロトコルの挙動を、ひととおり確認してみたが、
OpenFlowスイッチ本来のパケット転送が正しく動作しなかった。
まだ実験レベルなので、今後の製品版の出荷に期待したい。
OFC

FlowMod

SecureChannel

を用いたFlowエントリ
書き込み処理は正しく動作した

は正しく開設できた

Packet-out

Flowエントリにマッチしない

を用いたパケット送出処理は正
しく動作した

未知パケットのPacket-in
処理は動作しなかった

PC-A

PC-B

Flow
テーブル

Flowエントリに従った

OFS

Forwarding
処理は動作しなかった

22

参考) Buﬀaloルータの場合
ちなみに、Buﬀalo WHR-G301Nで、L3ルーティング
な挙動をOpenFlowで動作させてみたら、一発OKでした!!
OFS

PC-A

OFC

PC-B

Secure
Channel

192.168.0.1

ARP Request
ARP Reply
ICMP_Echo Request

Flowエントリ
が行われていた !!
ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply

192.168.1.1

Packet-in
Packet-out

Packet-in
Packet-out

Drop!!
ARP Request
ARP Reply

FlowMod

ICMP_Echo Request
ICMP (Echo Reply
23

参考) Buﬀaloルータの場合
BusyBox v1.19.3 (2012-03-24 08:32:17 JST) built-in shell (ash)
Enter 'help' for a list of built-in commands.

!

_______

________
__
|
|.-----.-----.-----.| | | |.----.| |_
|
|| _ | -__|
|| | | ||
_||
_|
|_______||
__|_____|__|__||________||__| |____|
|__| W I R E L E S S
F R E E D O M
ATTITUDE ADJUSTMENT (bleeding edge, r30406) ---------* 1/4 oz Vodka
Pour all ingredients into mixing
* 1/4 oz Gin
tin with ice, strain into glass.
* 1/4 oz Amaretto
* 1/4 oz Triple sec
* 1/4 oz Peach schnapps
* 1/4 oz Sour mix
* 1 splash Cranberry juice
----------------------------------------------------root@OpenWrt1:~# dpctl dump-flows unix:/var/run/dp0.sock
stats_reply (xid=0x430268b9): flags=none type=1(flow)
cookie=0, duration_sec=16s, duration_nsec=17000000s, table_id=1, priority=255,
n_packets=16, n_bytes=1568,
idle_timeout=0,hard_timeout=0,ip,in_port=1,dl_src=7c:c3:a1:87:8f:
65,dl_dst=00:00:00:00:00:01,nw_dst=192.168.1.1,actions=mod_dl_src:
00:00:00:00:00:02,mod_dl_dst:00:1a:80:0a:9e:d4,output:2
cookie=0, duration_sec=16s, duration_nsec=17000000s, table_id=1, priority=255,
n_packets=16, n_bytes=1568, idle_timeout=0,hard_timeout=0,ip,in_port=2,dl_src=00:1a:80:0a:
9e:d4,dl_dst=00:00:00:00:00:02,nw_dst=192.168.0.1,actions=mod_dl_src:
00:00:00:00:00:01,mod_dl_dst:7c:c3:a1:87:8f:65,output:1
root@OpenWrt1:~#

Flowエントリ
が行われている !!

OpenFlow化されたBuﬀalo WHR-G301NでのFlowTable
24

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