SDN网络拓扑发现机制解析

SDN网络中的链路发现

• 引言
• LLDP（链路层发现协议）
• OpenFlow环境中LLDP处理流程
• 处理非OpenFlow设备的链路发现
• 参考资料

SDN架构下，控制器集中管理网络资源，实时监测和维护网络拓扑是其关键功能之一。传统交换机通过LLDP等邻居发现协议构建网络拓扑，而SDN环境下，控制器利用OpenFlow和LLDP协同工作，确保全网拓扑信息的准确获取。

LLDP是一种标准的链路层发现协议，用于在网络设备之间交换信息。它将设备的能力、管理地址、标识等封装为TLV格式的数据单元发送给邻近设备。接收到的信息被保存在MIB中，供网络管理系统查询和分析。LLDP维护两个MIB库：本地系统MIB和远程系统MIB，分别记录本地和远端设备的信息。

在以太网交换机中，LLDP数据包从每个端口发出，仅限一跳范围。这些数据包包含Chassis ID TLV、Port ID TLV和Time to live TLV等字段，用于标识源设备和接口。邻居节点接收到并解析后，可以确定链路的两端设备及其接口。

在SDN网络中，控制器通过下发指令控制交换机发送和接收LLDP帧。以下是一个典型的拓扑发现步骤（以S1为例）：

1. 控制器向S1的各端口发送Packet-Out消息，携带LLDP数据包，其中包含S1的dpid和端口号。
2. 控制器配置S1的流表，使其将从Controller端口收到的LLDP数据包转发到对应端口。
3. 控制器配置S2的流表，使其将从非Controller端口收到的LLDP数据包转发给控制器。
4. 控制器解析LLDP数据包，获取链路的源交换机、源接口、目的交换机和目的接口信息。

OpenFlow交换机不对LLDP帧进行处理，而是由控制器负责拓扑检测。虽然OpenFlow规范未明确要求使用LLDP，但它支持LLDP和其他协议如IS-IS或OSPF来实现拓扑发现。

当网络中存在非OpenFlow设备时，LLDP只能用于直连的OpenFlow交换机。为了发现整个网络的拓扑，控制器会要求交换机发送广播包。这些广播包会穿过非OpenFlow域，并最终到达其他OpenFlow交换机。由于缺少匹配的流表项，广播包会被上传到控制器，从而揭示网络中存在的非OpenFlow域。

H3C《LLDP技术介绍》
LLDP（链路层发现协议）和OpenFlow
提高SDN控制器的拓扑发现性能
SDN交换机的拓扑发现与ARP处理
获得SDN全网信息的关键：链路发现技术