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阿新 • • 發佈：2021-10-28
實驗8：資料平面可程式設計實踐——P4
一、實驗目的
1.掌握V1Model框架下P4_16的程式結構和基本語法
2.能夠運用 P4 進行簡單資料平面程式設計
二、實驗環境
1.下載虛擬機器軟體Oracle VisualBox或VMware；
2.在虛擬機器中安裝Ubuntu 16.04 Desktop amd64，並安裝完整Mininet和P4開發環境；
3.提供P4映象P4-Suite2018.ova，提取碼：egwf
三、實驗要求
學習P4官方示例教程，連結：https://github.com/p4lang/tutorials，瞭解P4-16版本的基本語法、基於V1Model的P4程式碼結構，完成如下練習：
（一）基本要求
熟悉使用P4實現交換機IPv4的基本轉發原理，編寫P4程式，在下面的拓撲中實現IPV4 隧道轉發。
- 補充P4教程中的basic_tunnel.p4
/* -*- P4_16 -*- */ #include <core.p4> #include <v1model.p4> const bit<16> TYPE_MYTUNNEL = 0x1212; const bit<16> TYPE_IPV4 = 0x800; /************************************************************************* *********************** H E A D E R S *********************************** *************************************************************************/ typedef bit<9> egressSpec_t; typedef bit<48> macAddr_t; typedef bit<32> ip4Addr_t; header ethernet_t { macAddr_t dstAddr; macAddr_t srcAddr; bit<16> etherType; } header myTunnel_t { bit<16> proto_id; bit<16> dst_id; } header ipv4_t { bit<4> version; bit<4> ihl; bit<8> diffserv; bit<16> totalLen; bit<16> identification; bit<3> flags; bit<13> fragOffset; bit<8> ttl; bit<8> protocol; bit<16> hdrChecksum; ip4Addr_t srcAddr; ip4Addr_t dstAddr; } struct metadata { /* empty */ } struct headers { ethernet_t ethernet; myTunnel_t myTunnel; ipv4_t ipv4; } /************************************************************************* *********************** P A R S E R *********************************** *************************************************************************/ parser MyParser(packet_in packet, out headers hdr, inout metadata meta, inout standard_metadata_t standard_metadata) { state start { transition parse_ethernet; } state parse_ethernet { packet.extract(hdr.ethernet); transition select(hdr.ethernet.etherType) { TYPE_MYTUNNEL: parse_myTunnel; TYPE_IPV4: parse_ipv4; default: accept; } } state parse_myTunnel { packet.extract(hdr.myTunnel); transition select(hdr.myTunnel.proto_id) { TYPE_IPV4: parse_ipv4; default: accept; } } state parse_ipv4 { packet.extract(hdr.ipv4); transition accept; } } /************************************************************************* ************ C H E C K S U M V E R I F I C A T I O N ************* *************************************************************************/ control MyVerifyChecksum(inout headers hdr, inout metadata meta) { apply { } } /************************************************************************* ************** I N G R E S S P R O C E S S I N G ******************* *************************************************************************/ control MyIngress(inout headers hdr, inout metadata meta, inout standard_metadata_t standard_metadata) { action drop() { mark_to_drop(standard_metadata); } action ipv4_forward(macAddr_t dstAddr, egressSpec_t port) { standard_metadata.egress_spec = port; hdr.ethernet.srcAddr = hdr.ethernet.dstAddr; hdr.ethernet.dstAddr = dstAddr; hdr.ipv4.ttl = hdr.ipv4.ttl - 1; } table ipv4_lpm { key = { hdr.ipv4.dstAddr: lpm; } actions = { ipv4_forward; drop; NoAction; } size = 1024; default_action = drop(); } action myTunnel_forward(egressSpec_t port) { standard_metadata.egress_spec = port; } table myTunnel_exact { key = { hdr.myTunnel.dst_id: exact; } actions = { myTunnel_forward; drop; } size = 1024; default_action = drop(); } apply { if (hdr.ipv4.isValid() && !hdr.myTunnel.isValid()) { // Process only non-tunneled IPv4 packets ipv4_lpm.apply(); } if (hdr.myTunnel.isValid()) { // process tunneled packets myTunnel_exact.apply(); } } } /************************************************************************* **************** E G R E S S P R O C E S S I N G ******************* *************************************************************************/ control MyEgress(inout headers hdr, inout metadata meta, inout standard_metadata_t standard_metadata) { apply { } } /************************************************************************* ************* C H E C K S U M C O M P U T A T I O N ************** *************************************************************************/ control MyComputeChecksum(inout headers hdr, inout metadata meta) { apply { update_checksum( hdr.ipv4.isValid(), { hdr.ipv4.version, hdr.ipv4.ihl, hdr.ipv4.diffserv, hdr.ipv4.totalLen, hdr.ipv4.identification, hdr.ipv4.flags, hdr.ipv4.fragOffset, hdr.ipv4.ttl, hdr.ipv4.protocol, hdr.ipv4.srcAddr, hdr.ipv4.dstAddr }, hdr.ipv4.hdrChecksum, HashAlgorithm.csum16); } } /************************************************************************* *********************** D E P A R S E R ******************************* *************************************************************************/ control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) { apply { packet.emit(hdr.ethernet); packet.emit(hdr.myTunnel); packet.emit(hdr.ipv4); } } /************************************************************************* *********************** S W I T C H ******************************* *************************************************************************/ V1Switch( MyParser(), MyVerifyChecksum(), MyIngress(), MyEgress(), MyComputeChecksum(), MyDeparser() ) main;
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make run 將上述程式編譯並執行
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xterm h1 h2 h3開啟命令列，並在h2、h3命令列下執行./receive.py開始監聽
h1命令列下執行開始向h2、h3傳送資料包
不使用隧道
在h1命令列輸入 /send.py 10.0.2.2 "h2"，沒有采用隧道轉發，h1向h2傳送訊息，h3無法收到
在h1命令列輸入 ./send.py 10.0.3.3 "h3"，沒有采用隧道轉發，h1向h3傳送訊息，h2無法收到
使用隧道
在h1命令列輸入 ./send.py 10.0.3.3 "h2" --dst_id 2,採用隧道轉發，雖然IP改變，但是經過隧道轉發，交換機仍然將該報文傳送給h2
使用隧道技術後，資料包可以無視目的ip地址，而根據dst_id送達
四、個人心得
1.本次實驗難度較大，主要在basic_tunnel.p4程式碼的補全上。在補全程式碼這部分遇到了一些問題，在諮詢同學後得到了解決。
2.make up需要呼叫 mark_to_drop()函式 時不攜帶引數，修改後能成功執行。
3.通過本次實驗，我瞭解到P4的基本語法和簡單的程式樣例，學會了閱讀其程式碼，懂得了V1Model框架下P4_16的程式結構和基本語法，能夠運用 P4 進行簡單資料平面程式設計