SDN中“软件”如何定义“网络”

B. SDN控制器对于ARP报文的处理

 背景阐述：

① 网络拓扑已发现

② 控制器采用ODL(OpenDayLight)

③ 本地主机H1(10.0.0.1)和对端主机H2(10.0.0.2)均连接于SDN交换机下面

④ 整个过程是H1请求H2的ARP，H2响应H1 

整个解析过程

① H1去pingH2，即10.0.0.1去ping10.0.0.2。因为没有H2的MAC，此时需要做一次ARP解析。此时ARP请求(原本是广播)被SwitchA通过Openflow形式单播上送给Controller(packet-in报文)

② Controller收到H1的ARP请求，记录H1位于Switch A下游，且记录相关的位置信息。

③ 正因为Controller有所有交换机的拓扑及位置信息，此时Controller会给全网中每台SDN交换机都发送一个10.0.0.0/8网段的ARP请求消息，来请求10.0.0.2的MAC地址。但源IP并非10.0.0.1，而是Controller的网关地址，此处为10.0.0.254。此时报文均为packet-out，即通过Controller手工泛洪，但此泛洪是有选择性的，只针对同网段(10.0.0.0/8)

④ 所有交换机都能收到此ARP单播请求，而只有Switch B会做出回应，因为H2接在Switch B下游。此时通过packet-in，所有SDN交换机会将此ARP泛洪发送到同网段的端口。

⑤ H2收到此时的ARP请求，正常做出回应。

⑥ Switch B收到H2的ARP响应，无脑上送到Controller。Controller收到ARP响应，发现正是前面发出的ARP请求的响应报文。记录此时的H2位置信息及ARP信息。

⑦ Controller通过Openflow将ARP响应回应给Switch A，Switch A将报文回送给H1。

此时做个小结，Controller已经完整知道SwitchA/SwitchB/H1/H2的位置信息及MAC/ARP信息。Switch A/H1知道完整的ARP/MAC信息。而SwitchB也有H1/H2的完整IP。唯独H2此时只知道H1的IP，而不知道H1的MAC。

⑧ H1的整个ARP请求过程已经完成。接下来要输送ICMP请求报文。报文经由Switch A正常输送到H2(此时是实际转发流量，而且Switch A已有完整转发路径，不需要再上送Controller)

⑨ H2收到ICMP报文，想要回应，但是没有H1的MAC，需要再次做ARP请求。此时H2请求H1的MAC地址，报文被Switch B上送Controller，Controller已有H1的MAC，则Controller做出回应，将H1的MAC回应给H2。

⑩ H2收到ARP，则整个过程完整。回应ICMP报文。整个业务流打通。 

可以看到，最关键的应该是第三步，即Controller发送伪装ARP报文给全局同网段交换机，以此来实现ARP广播的同样效果。但也正是这样一个看似合理的安全行为，带来了很多不安全的隐患。可以想象，Controller有几种方式可以获取终端主机的MAC情况：1.通过免费ARP的方式、2.定时申请下游终端的MAC方式，都可以保证对下游终端MAC的始终更新。

但同样，集中Controller的方式也带来了单点安全的风险考虑，一旦一台下游主机中毒，不断变化自己的MAC不断做出更新动作，此时会极大消耗Controller的资源，形成DOS攻击。同样，Controller的安全如果不是很坚固，则一旦被攻破，所有终端信息一览无余。

抛砖引玉，SDN的安全还有很多路要走。

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