2019 SDN上机第7次作业
1.根据P4教程，将basic和basic_tunnel两个案例程序补充完整，成功运行。
任务是实现基础的交换机转发数据包功能
补充后代码如下：
/* -*- P4_16 -*- */
#include <core.p4>
#include <v1model.p4>
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 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;
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 {
/* TODO: add parser logic */
transition parse_ethernet;
}
state parse_ethernet
{
packet.extract(hdr.ethernet); /*根据定义的数据结构提取以太包头*/
transition select(hdr.ethernet.etherType) { /*根据协议类型选择下一个状态*/
0x0800: parse_ipv4; /*设置为0x0800，parse_ipv4状态*/
default: accept; /*默认设置为接受*/
}
}
state parse_ipv4
{
packet.extract(hdr.ipv4); /*提取ip包的头部*/
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) {
/* TODO: fill out code in action body */
hdr.ethernet.srcAddr = hdr.ethernet.dstAddr; /*原数据包的源地址改为目的地址*/
hdr.ethernet.dstAddr = dstAddr;
standard_metadata.egress_spec = port; /*从参数中获取要输出的端口*/
hdr.ipv4.ttl = hdr.ipv4.ttl - 1;
}
table ipv4_lpm {
key = {
hdr.ipv4.dstAddr: lpm;
}
actions = {
ipv4_forward;
drop;
NoAction;
}
size = 1024;
default_action = NoAction();
}
apply {
/* TODO: fix ingress control logic
* - ipv4_lpm should be applied only when IPv4 header is valid
*/
if(hdr.ipv4.isValid())
{
ipv4_lpm.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 {
/* TODO: add deparser logic */
packet.emit(hdr.ethernet);
packet.emit(hdr.ipv4);
}
}
/*************************************************************************
*********************** S W I T C H *******************************
*************************************************************************/
V1Switch(
MyParser(),
MyVerifyChecksum(),
MyIngress(),
MyEgress(),
MyComputeChecksum(),
MyDeparser()
) main;
接着打开终端，进入basic文件夹，输入make run编译运行
（或许会用到的语句：）
make stop
make clean
make run
在mininet界面进行ping通测试，先是将数据包从h1发送到h2
再就是进行全部主机之间的连通测试
如果都连通，证明代码补充成功
2.说明案例程序的编译执行流程。
任务是定义新的头部类型并修改交换机部分的代码，从而将消息封装进IP数据包并让目标端口使用新的头部类型
补充后代码如下：
/* -*- P4_16 -*- */
#include <core.p4>
#include <v1model.p4>
// NOTE: new type added here
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;
}
// NOTE: added new header type
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 */
}
// NOTE: Added new header type to headers struct
struct headers {
ethernet_t ethernet;
myTunnel_t myTunnel;
ipv4_t ipv4;
}
/*************************************************************************
*********************** P A R S E R ***********************************
*************************************************************************/
// TODO: Update the parser to parse the myTunnel header as well
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_IPV4 : parse_ipv4;
default : accept;
}
}
state parse_myTunnel /*要求更新解析器，解析mytunnel头部，那么添加mytunnel头类型。其中类型字段为16位的proto_id*/
{
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();
}
// TODO: declare a new action: myTunnel_forward(egressSpec_t port)
action myTunnel_forward(egressSpec_t port) {
standard_metadata.egress_spec = port;
}
// TODO: declare a new table: myTunnel_exact
// TODO: also remember to add table entries!
table myTunnel_exact {
key = {
hdr.myTunnel.dst_id: exact;
}
actions = {
myTunnel_forward;
drop;
}
size = 1024;
default_action = drop();
}
apply {
// TODO: Update control flow
if (hdr.ipv4.isValid()&&!hdr.myTunnel.isValid()) {
ipv4_lpm.apply();
}
if (hdr.myTunnel.isValid()) {
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);
// TODO: emit myTunnel header as well
packet.emit(hdr.myTunnel);
packet.emit(hdr.ipv4);
}
}
/*************************************************************************
*********************** S W I T C H *******************************
*************************************************************************/
V1Switch(
MyParser(),
MyVerifyChecksum(),
MyIngress(),
MyEgress(),
MyComputeChecksum(),
MyDeparser()
) main;
接着打开终端，进入basic_tunnel文件夹，输入make run编译运行
在mininet命令提示符界面输入xterm h1 h2来模拟两个终端
先在主机2的xterm界面输入
./receive.py
启动服务器
接着在主机1的xterm界面输入如下，发送消息
./send.py 10.0.2.2 "p4 is cool"
检查主机2的xterm界面，可以看到已经接收到了信息，内容包括以太头部，IP头部，TCP头部以及发送的信息
再发一个"p34 is cool"
一起截个图
接着在主机1的xterm界面修改IP地址，再一次发送信息
./send.py 10.0.3.3 "P4 is cool" --dst_id 2
检查主机2的xterm界面，可以看到已经接收到了信息，IP地址变更为了主机3的地址，这是因为交换机不再使用IP头部数据来定位，而是用数据包中的隧道头部数据来定位
3.提交你对P4的认识和体会。
SDN是网络的未来，P4是SDN的未来，基于openflow的传统SDN专注于可编程的控制平面，可以自定义芯片对于数据包的处理方式，添加自己的新功能，新协议，或者对原有协议栈进行优化，更合理的分配片上资源。openflow利用匹配域可抽象整个TCP/IP协议栈的绝大部分功能，而P4可以完整描述openflow的功能。
