Ryu:如何在LLDP中添加自定义LLDPDU

admin · 发表于 2017-9-17 15:19:50

在许多实验场景中，都需要使用链路发现协议（LLDP）来发现链路，从而构建网络拓扑。然而LLDP协议不仅仅可以用来发现拓扑，也可以用于时延检测等业务。LLDP通过添加对应的TLV格式的LLDPDU（LLDP数据单元）来携带对应的信息，从而为上层业务提供信息支撑。为实现LLDP数据单元的拓展，本文将以Ryu控制器为例，介绍如何添加自定义的LLDPDU，从而满足多种业务的需求。

添加自定义LLDPDU其实只需修改ryu/lib/packet/lldp.py即可，但是由于该文件仅定义了LLDP的相关类，如何使用还需要其他文件去调用，所以还需要其他的修改步骤。具体步骤将在文章后续介绍。
</p>修改lldp.py文件

ryu/lib/packet/lldp.py文件是Ryu控制器中关于LLDP协议数据类的描述，其中定义了如LLDPBasicTLV类等重要的报文类。以添加发送时间戳的TLV为例，我们需要完成TLV类型号的声明，以及TLV类的定义。
在文件开头处有关于LLDP TLV类型的声明，所以首先我们需要添加一个新的类型：LLDP\_TLV\_SEND\_TIME，其类型号为11。
Shell
py
# LLDP TLV type
LLDP_TLV_END = 0 # End of LLDPDU
LLDP_TLV_CHASSIS_ID = 1 # Chassis ID
LLDP_TLV_PORT_ID = 2 # Port ID
LLDP_TLV_TTL = 3 # Time To Live
LLDP_TLV_PORT_DESCRIPTION = 4 # Port Description
LLDP_TLV_SYSTEM_NAME = 5 # System Name
LLDP_TLV_SYSTEM_DESCRIPTION = 6 # System Description
LLDP_TLV_SYSTEM_CAPABILITIES = 7 # System Capabilities
LLDP_TLV_MANAGEMENT_ADDRESS = 8 # Management Address
LLDP_TLV_DOMAIN_ID = 9 # Domain id for Open Exchange Protocol
LLDP_TLV_VPORT_ID = 10 # vport_no for Open Exchange Protocol
LLDP_TLV_SEND_TIME = 11 # Time stamp for sending LLDP packet,
# using for delay measurement.
LLDP_TLV_ORGANIZATIONALLY_SPECIFIC = 127 # organizationally Specific TLVs
然后设计此类型的LLDPDU格式，其格式仅包含一个长度为8字节的Double类型的时间戳数据。如何完成类的描述，可以参考TTL类，具体代码如下。
Shell

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@lldp.set_tlv_type(LLDP_TLV_SEND_TIME)
class TimeStamp(LLDPBasicTLV):
_PACK_STR = &#39;!d&#39;
_PACK_SIZE = struct.calcsize(_PACK_STR)
_LEN_MIN = _PACK_SIZE
_LEN_MAX = _PACK_SIZE
def __init__(self, buf=None, *args, **kwargs):
super(TimeStamp, self).__init__(buf, *args, **kwargs)
if buf:
(self.timestamp, ) = struct.unpack(
self._PACK_STR, self.tlv_info[:self._PACK_SIZE])
else:
self.timestamp = kwargs[&#39;timestamp&#39;]
self.len = self._PACK_SIZE
assert self._len_valid
self.typelen = (self.tlv_type << LLDP_TLV_TYPE_SHIFT) | self.len
def serialize(self):
return struct.pack(&#39;!Hd&#39;, self.typelen, self.timestamp)

TimeStamp类中定义了该LLDPDU的格式，初始化函数以及序列化函数。

修改switches.py

完成LLDPDU的定义之后，还需要在某文件中对其进行初始化构造。如果另外重新编写一个LLDP的构造、发送以及接受解析模块，那么则需要重新写许多代码，所以此处推荐直接修改Ryu/topology/switches.py文件。
switches.py文件中的LLDPPacket类完成了LLDP数据包的初始化和序列化实现。
该类的lldp\_packet方法可以构造LLDP数据包，并返回序列化之后的数据。在此函数中，我们需要添加timestamp的TLV。
在lldp\_parse方法中，需将获取到的字节流的数据解析为对应的LLDP数据包。由于在发送之前，我们加入了一个timestamp的TLV，所以解析时需要完成这个TLV的解析，并将TimeStamp作为返回值返回。
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class LLDPPacket(object):
# make a LLDP packet for link discovery.
CHASSIS_ID_PREFIX = &#39;dpid:&#39;
CHASSIS_ID_PREFIX_LEN = len(CHASSIS_ID_PREFIX)
CHASSIS_ID_FMT = CHASSIS_ID_PREFIX + &#39;%s&#39;
PORT_ID_STR = &#39;!I&#39; # uint32_t
PORT_ID_SIZE = 4
DOMAIN_ID_PREFIX = &#39;domain_id:&#39;
DOMAIN_ID_PREFIX_LEN = len(DOMAIN_ID_PREFIX)
DOMAIN_ID_FMT = DOMAIN_ID_PREFIX + &#39;%s&#39;
VPORT_ID_STR = &#39;!I&#39; # uint32_t
VPORT_ID_SIZE = 4
class LLDPUnknownFormat(RyuException):
message = &#39;%(msg)s&#39;
@staticmethod
def lldp_packet(dpid, port_no, dl_addr, ttl, timestamp,
vport_no=ofproto_v1_0.OFPP_NONE):
pkt = packet.Packet
dst = lldp.LLDP_MAC_NEAREST_BRIDGE
src = dl_addr
ethertype = ETH_TYPE_LLDP
eth_pkt = ethernet.ethernet(dst, src, ethertype)
pkt.add_protocol(eth_pkt)
tlv_chassis_id = lldp.ChassisID(
subtype=lldp.ChassisID.SUB_LOCALLY_ASSIGNED,
chassis_id=LLDPPacket.CHASSIS_ID_FMT %
dpid_to_str(dpid))
tlv_port_id = lldp.PortID(subtype=lldp.PortID.SUB_PORT_COMPONENT,
port_id=struct.pack(
LLDPPacket.PORT_ID_STR,
port_no))
tlv_ttl = lldp.TTL(ttl=ttl)
tlv_timestamp = lldp.TimeStamp(timestamp=timestamp)
tlv_end = lldp.End
tlvs = (tlv_chassis_id, tlv_port_id, tlv_ttl, tlv_timestamp, tlv_end)
lldp_pkt = lldp.lldp(tlvs)
pkt.add_protocol(lldp_pkt)
pkt.serialize
return pkt.data
@staticmethod
def lldp_parse(data):
pkt = packet.Packet(data)
i = iter(pkt)
eth_pkt = i.next
assert type(eth_pkt) == ethernet.ethernet
lldp_pkt = i.next
if type(lldp_pkt) != lldp.lldp:
raise LLDPPacket.LLDPUnknownFormat
tlv_chassis_id = lldp_pkt.tlvs[0]
if tlv_chassis_id.subtype != lldp.ChassisID.SUB_LOCALLY_ASSIGNED:
raise LLDPPacket.LLDPUnknownFormat(
msg=&#39;unknown chassis id subtype %d&#39; % tlv_chassis_id.subtype)
chassis_id = tlv_chassis_id.chassis_id
if not chassis_id.startswith(LLDPPacket.CHASSIS_ID_PREFIX):
raise LLDPPacket.LLDPUnknownFormat(
msg=&#39;unknown chassis id format %s&#39; % chassis_id)
src_dpid = str_to_dpid(chassis_id[LLDPPacket.CHASSIS_ID_PREFIX_LEN:])
tlv_port_id = lldp_pkt.tlvs[1]
if tlv_port_id.subtype != lldp.PortID.SUB_PORT_COMPONENT:
raise LLDPPacket.LLDPUnknownFormat(
msg=&#39;unknown port id subtype %d&#39; % tlv_port_id.subtype)
port_id = tlv_port_id.port_id
if len(port_id) != LLDPPacket.PORT_ID_SIZE:
raise LLDPPacket.LLDPUnknownFormat(
msg=&#39;unknown port id %d&#39; % port_id)
(src_port_no, ) = struct.unpack(LLDPPacket.PORT_ID_STR, port_id)
tlv_timestamp = lldp_pkt.tlvs[3]
timestamp = tlv_timestamp.timestamp
return src_dpid, src_port_no, timestamp

到此为止，完成了LLDP的构造和解析的定义。但是由于修改了构造函数的参数列表，和解析函数的返回值，所以在构造LLDP数据包和解析LLDP数据包时，均需要做一些改动。示例代码如下：
def _port_added(self, port):
_time = time.time
lldp_data = LLDPPacket.lldp_packet(port.dpid, port.port_no,
port.hw_addr, self.DEFAULT_TTL, _time)
@set_ev_cls(ofp_event.EventOFPPacketIn, MAIN_DISPATCHER)
def packet_in_handler(self, ev):
if not self.link_discovery:
return
msg = ev.msg
try:
src_dpid, src_port_no, timestamp = LLDPPacket.lldp_parse(msg.data)
except LLDPPacket.LLDPUnknownFormat as e:
# This handler can receive all the packtes which can be
# not-LLDP packet. Ignore it silently
return
此处需要提醒读者的是，在Ryu的Switches模块中，被发送的LLDP都是一次构造之后保存起来，发送时直接发送的，所以添加的时间戳会固定在第一次构造时的时间。所以如果希望正确地插入发送时间戳，还需要进行额外的逻辑修改。但是这也许就破坏了Ryu设计的完整性，所以如何操作还需要读者自行斟酌。
然而，像VPort\_ID之类的不随时间而改变的TLV，则可以直接使用。添加VPort\_ID的步骤和以上的例子同理，其VPort\_ID类的示例代码如下所示：
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@lldp.set_tlv_type(LLDP_TLV_VPORT_ID)
class VPortID(LLDPBasicTLV):
_PACK_STR = &#39;!B&#39;
_PACK_SIZE = struct.calcsize(_PACK_STR)
# subtype id(1 octet) + port id length(1 - 255 octet)
_LEN_MIN = 2
_LEN_MAX = 256
# VPort ID subtype
SUB_INTERFACE_ALIAS = 1 # ifAlias (IETF RFC 2863)
SUB_PORT_COMPONENT = 2 # entPhysicalAlias (IETF RFC 4133)
SUB_MAC_ADDRESS = 3 # MAC address (IEEE Std 802)
SUB_NETWORK_ADDRESS = 4 # networkAddress
SUB_INTERFACE_NAME = 5 # ifName (IETF RFC 2863)
SUB_AGENT_CIRCUIT_ID = 6 # agent circuit ID(IETF RFC 3046)
SUB_LOCALLY_ASSIGNED = 7 # local
def __init__(self, buf=None, *args, **kwargs):
super(VPortID, self).__init__(buf, *args, **kwargs)
if buf:
(self.subtype, ) = struct.unpack(
self._PACK_STR, self.tlv_info[:self._PACK_SIZE])
self.vport_id = self.tlv_info[self._PACK_SIZE:]
else:
self.subtype = kwargs[&#39;subtype&#39;]
self.vport_id = kwargs[&#39;vport_id&#39;]
self.len = self._PACK_SIZE + len(self.vport_id)
assert self._len_valid
self.typelen = (self.tlv_type << LLDP_TLV_TYPE_SHIFT) | self.len
def serialize(self):
return struct.pack(&#39;!HB&#39;, self.typelen, self.subtype) + self.vport_id

总结

LLDP协议可添加自定义TLV格式的特性，使其可以灵活地被修改，进而应用到不同的业务场景中，十分方便。本文就以Ryu控制器为例，介绍了如何添加自定义LLDPDU的详细流程，希望对读者有一定的帮助。此外，为计算时延，还可以通过switches模块中的PortDatak类的发送时间戳来实现，无需修改LLDP数据包格式。如何在Ryu中完成时延测试的内容将在下一篇文章中详细介绍，敬请关注。
作者简介
李呈，2014/09-至今，北京邮电大学信息与通信工程学院未来网络理论与应用实验室（FNL实验室）攻读硕士研究生。
声明:本文转载自网络。版权归原作者所有,如有侵权请联系删除。

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