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。
basic.py:
#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 {
transition parse_ethernet; /*解析以太包头*/
}
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();
}
action ipv4_forward(macAddr_t dstAddr, egressSpec_t port) {
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 {
if (hdr.ipv4.isValid())
{
ipv4_lpm.apply(); /*这里要求搞定入口协议逻辑编写，即数据包处理逻辑，条件是ipv4头部有效时ipv4_lpm可以使用*/
}
}
}
/*************************************************************************
**************** 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) { /*数据包重组*/
apply {
packet.emit(hdr.ethernet);
packet.emit(hdr.ipv4);
}
}
/*************************************************************************
*********************** S W I T C H *******************************
*************************************************************************/
V1Switch(
MyParser(),
MyVerifyChecksum(),
MyIngress(),
MyEgress(),
MyComputeChecksum(),
MyDeparser()
) main;
make run运行basic程序：
h1 ping h2,piagall测试连通性：
basic_tunnel.py:
#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 ***********************************
*************************************************************************/
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;
TYPE_MYTUNNEL: parse_myTunnel; /*设置mytunnel头类型对应的以太类型为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();
}
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) { /*要求定义一个新动作，将出口端口设置为控制平面提供的端口号*/
standard_metadata.egress_spec = port;
}
table myTunnel_exact { /*要求定义一个新表，将它的dstid匹配mytunnel字段，如果myTunnel_forward存在匹配项，就调用drop操作*/
key = {
hdr.myTunnel.dst_id: exact;
}
actions = {
myTunnel_forward;
drop;
}
size = 1024;
default_action = drop();
}
apply {
if (hdr.ipv4.isValid()&&!hdr.myTunnel.isValid()) { /*处理未经过通道的ipv4包*/
ipv4_lpm.apply();
}
if (hdr.myTunnel.isValid()) { /* 处理经过通道的ipv4包*/
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); /*把通道头部加进去*/
packet.emit(hdr.ipv4);
}
}
/*************************************************************************
*********************** S W I T C H *******************************
*************************************************************************/
V1Switch(
MyParser(),
MyVerifyChecksum(),
MyIngress(),
MyEgress(),
MyComputeChecksum(),
MyDeparser()
) main;
make run运行basic程序，piagall测试连通性：
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1的xterm界面输入./receive.py
接着在主机2的xterm界面输入./send.py 10.0.1.1 "hello"
接着在主机2的xterm界面修改IP地址，再一次发送信息
./send.py 10.0.3.3 "hello" --dst_id 1
检查主机1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
2.说明案例程序的编译执行流程。
- 主机1主机2主机对数据进行加密压缩，接着进行封装
- 检查是否能到达目的端
- 发送数据包到交换机
- 在ipv4协议下转发时，交换机收到包后解析封装
- 获取源与目标的MAC地址
- 处理数据，TTL减1检查是否能到
- 将数据包转发到合适的端口
3.提交你对P4的认识和体会。
p4克服了OpenFlow协议的局限性，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。可以自定义新协议、新功能，从而实现对资源更高效的分配。
