P4 tutorials实验 - basic-tunnel
基础知识
- 隧道（tunnel）：可以将IP隧道视为一对节点之间的虚拟点对点链路
- 虚拟链路是在隧道入口处的路由器内创建的，当隧道入口处的路由器想通过这个虚拟链路发送数据包时，就将数据包封装在IP数据报中，IP报头中，目标地址是隧道远端路由器的地址，源地址是封装路由器的地址
- P4程序定义了数据包处理流水线，但每个表中的规则是由控制平面插入。当一个规则匹配一个数据包时，它的操作将使用控制平面提供的参数，作为规则的一部分进行调用
- 表（table）：定义匹配域以及对应的执行动作，定义了匹配字段（key）、可选的动作（action）和一些其他相关属性
实验预览
实验链接：https://github.com/p4lang/tutorials/tree/master/exercises/basic_tunnel
本实验为basic实验中实现的IP路由器，添加对基本的隧道协议的支持。basic交换机是基于目标IP地址进行转发的，我们的工作是定义一个新的header类型来封装IP数据包，并修改交换机的代码，使得交换机使用新的隧道报头来决定目标端口。
新的header类型会包含一个协议ID，用来表示封装的数据包的类型，还会包含一个用于路由的目的ID
我们能够根据自定义封装报头的内容进行转发，并且在数据包中不存在封装报头的情况下，执行正常的IP转发
注意到header结构体中，多了一个新的header类型myTunnel：
struct headers {
ethernet_t ethernet;
myTunnel_t myTunnel;
ipv4_t ipv4;
}
todo1:修改parser部分，使其也能够解析mytunnel报头
todo2:定义一个新的action，名称为myTunnel_forward，操作是将出端口（例如standard_metadata中的egress_spec字段）设置为控制平面提供的端口号
todo3:定义一个新的table，名称为myTunnel_exact，这个表在myTunnel报头的dst_id字段进行精确匹配，如果表中存在匹配项，应该调用myTunnel_forward操作，如果没有，调用丢包操作
todo4:更新apply语句，使得当myTunnel报头有效时，应用新定义的myTunnel_exact表，否则，如果ipv4报头有效，调用ipv4_ipm表
todo5:更新deparser，提交以太网报头、myTunnel报头和ipv4报头，deparser仅在报头有效时才会进行emit，因为header的隐含有效位是由parser在提取时设置的，所以这里不需要检查header的有效性
具体实验
step 1：未使用隧道技术
step 2：修改basic_tunnel.p4
- parser部分
parser MyParser(packet_in packet,
out headers hdr,
inout metadata meta,
inout standard_metadata_t standard_metadata) {
state start{
packet.extract(hdr.ethernet);
transition select(hdr.ethernet.etherType){
//根据etherType字段，提取出mytunnel报头或ipv4报头
TYPE_IPV4: ipv4_parser;
TYPE_MYTUNNEL:mytunnel_parser;
//如果匹配TYPE_MYTUNNEL的值，则跳转到mytunnel_parser状态
default: accept;
}
state ipv4_parser{//ipv4解析部分
packet.extract(hdr.ipv4);//取出ipv4包头
transition accept;
}
state mytunnel_parser{//mytunnel解析部分
packet.extract(hdr.myTunnel);
transition select(hdr.myTunnel.proto_id){
TYPE_IPV4:ipv4_parser;
//proto_id是被封装的数据包的类型
//如果proto_id==TYPE_IPV4，说明被封装的是ipv4报文，解析器在mytunnel报头之后，还需要提取ipv4报头
default:accept;
}
}
}
}
- control部分
key由一个个表单对组成（e:m），其中e是对应数据包中匹配的字段，而m是一个match_kind常数，用来表示匹配的算法，默认的有：lpm最长前缀匹配，exact精确匹配，ternary三元匹配
action myTunnel_forward(egressSpec_t port) {
standard_metadata.egress_spec = port;
//port是控制平面提供的端口号
//通过修改egress_spec字段，来实现对应功能
}
table myTunnel_exact {
key = {
hdr.myTunnel.dst_id: exact;//exact：精确匹配
//dst_id是目标主机的ID，是要进行精确匹配的字段
}
actions = {//可选的动作
myTunnel_forward;
drop;
NoAction;
}
//size = 1024; size是表的大小，不定义也可以
default_action = drop();//default_action是当table miss的时候执行的动作
}
apply{
if(hdr.myTunnel.isValid()){//当myTunnel报头有效时
myTunnel_exact.apply();//应用新定义的myTunnel_exact表
}
else if(hdr.ipv4.isValid()){
ipv4_lpm.apply();//否则，如果ipv4报头有效，调用ipv4_ipm表
}
//注意要进行apply()才会用上对应的table
}
- deparser部分
control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) {
apply {
packet.emit(hdr.ethernet);
packet.emit(hdr.myTunnel);//对myTunnel报头进行emit
packet.emit(hdr.ipv4);
}
}
step 3：使用隧道技术的效果
如果将ip地址改为h3的ip地址，发现交换机实现隧道转发，根据dst指定的地址进行转发，不受到ip地址的影响：
