如何利用 OpenFlow 打造一個「無廣播」的網路環境

有沒有試過在實驗室網路或是公司網路內打開 wireshark 來收收看封包？就算自己什麼網路行為都沒做，還是會發現收到一大堆不是自己該收到的封包。為什麼？因為網路上充斥太多的廣播訊息了！什麼是廣播封包？首先，我們先將目光集中在同一個 subnet 中（一般來說，目前的網路設備通常不會讓廣播封包傳到 subnet 的外面），廣播封包就是一種讓同一個 subnet 裏面所有的成員都要收到的封包。常見的封包有 IP 位置為 255.255.255.255 或是 192.168.1.255 這一類的封包以及 MAC 位置為 FF:FF:FF:FF:FF:FF 的訊框。

一般來說，廣播封包的存在有兩個意義：
  1. 我不知道我想溝通的對象在哪裡，所以我只好大聲的呼喊希望那個對象會來回應我。

    造成這種情況的主因是因為當初網路在設計時是採用分散式的架構。因為分散，所以沒有人知道整個網路的狀況。既然不知道，就只好所有人都去問一遍，這個行為就是廣播。常見的例子是 ARP 以及 DHCP DISCOVER 等。
  2. 所有人注意，下面是關於我的資訊 ...
    這種情況通常是要招告天下關於我的資訊，所以本來就會廣播給所有人知道。常見的例子是 NetBios 以及 IPv6 Neighbor Discovery 等。
因為過去網路發展的因素，廣播信息似乎是必要的。但其實大部分的人都很討厭廣播，因為在大多數的情況下廣播信息根本不是自己要收的啊，就像是一開始提到的例子。網管人員一般來說也很討厭廣播，因為只會白白佔掉網路頻寬而已。

現在來想想 OpenFlow 的架構，OpenFlow 是一個邏輯上集中式的網路架構，並且在這網路上有個神一般的角色：OpenFlow Controller。那麼，還需要廣播信息的存在嗎？我不知道要溝通的對象在哪裡？沒關係，Controller 應該知道；招告天下，不用，告訴 Controller 就好了。當然要改變 Host 的行為是不可能的事情，但我們可以透過 OpenFlow Entry 的設定來透過非廣播的方式來處理廣播封包。

在額外多討論一件事情。當網路上不存在廣播封包時，請問一個 Loop-Free 的網路是否還是必須的？換句話說，我們還需要 Spanning Tree Protocol 嗎？歡迎大家提出自己的意見（有人會留言嗎？）

相關的研究將會被發表在 Globecom 2014: Give Me a Broadcast-Free Network

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