P4 01-Reflector

P4示例程序-01 数据包反射器

功能：交换机将数据包从入端口重新转发出去，并对数据包中的调源目的MAC地址

原程序

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/* -*- P4_16 -*- */
#include <core.p4>
#include <v1model.p4>

/*************************************************************************
*********************** H E A D E R S  ***********************************
*************************************************************************/

typedef bit<48> macAddr_t;
header ethernet_t {
    macAddr_t dstAddr;
    macAddr_t srcAddr;
    bit<16>   etherType;
}

struct metadata {
    /* empty */
}

struct headers {
    ethernet_t   ethernet;
}

/*************************************************************************
*********************** 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 1: parse ethernet header */
          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) {

    apply {
       /* TODO 2: swap mac addresses */
       /* TODO 3: set output port    */
    }
}

/*************************************************************************
****************  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 { }
}

/*************************************************************************
***********************  D E P A R S E R  *******************************
*************************************************************************/

control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) {
    apply {
        /* TODO 4: deparse ethernet header */
	}
}

/*************************************************************************
***********************  S W I T C H  *******************************
*************************************************************************/

V1Switch(
	MyParser(),
	MyVerifyChecksum(),
	MyIngress(),
	MyEgress(),
	MyComputeChecksum(),
	MyDeparser()
) main;

解析

  1. Main 
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    V1Switch(
    	MyParser(),            // 解析器
    	MyVerifyChecksum(),    // 校验和验证
    	MyIngress(),           // 入端处理
    	MyEgress(),            // 出端处理
    	MyComputeChecksum(),   // 校验和计算
    	MyDeparser()           // 反解析器
    ) main;
  2. Headers 
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    typedef bit<48> macAddr_t; // 定义MAC地址类型为48位比特

    // 定义以太网帧头
    header ethernet_t {
        macAddr_t dstAddr;   // 目的MAC地址
        macAddr_t srcAddr;   // 源MAC地址
        bit<16>   etherType; // 以太网类型字段（表明上层协议类型）
    }

    // 元数据结构，此处为空
    struct metadata {
        /* empty */
    }

    // 所有解析得到的包头的集合结构体
    struct headers {
        ethernet_t   ethernet; // 包含以太网头部
    }
  3. Parser 
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    parser MyParser(                          // 定义解析器 MyParser
        packet_in packet,                     // 输入的数据包流
        out headers hdr,                      // 输出的包头结构
        inout metadata meta,                  // 输入输出的元数据
        inout standard_metadata_t standard_metadata)  // 标准元数据，包含端口、包长等信息
    {

        state start {                         // 定义初始状态 start
            packet.extract(hdr.ethernet);     // 从数据包中提取以太网头部，存入 hdr.ethernet
            transition accept;                // 提取完成后跳转到 accept 状态（默认结束状态）
        }

    }
  4. Checksum Verification 
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    // 校验和验证控制器（这里没有实际进行校验操作）
    control MyVerifyChecksum(inout headers hdr, inout metadata meta) {
        apply {  } // 空操作
    }
  5. Ingress Processing 
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    // 入队列控制逻辑
    control MyIngress(inout headers hdr,
                      inout metadata meta,
                      inout standard_metadata_t standard_metadata) {

        // 定义一个动作：交换源MAC和目的MAC地址
        action swap_mac() {
           macAddr_t tmp;
           tmp = hdr.ethernet.srcAddr;         // 临时保存源地址
           hdr.ethernet.srcAddr = hdr.ethernet.dstAddr; // 目的地址赋值给源地址
           hdr.ethernet.dstAddr = tmp;         // 原源地址赋值给目的地址
        }

        apply {
           // 应用上述交换MAC地址的动作
           swap_mac();

           // 设置输出端口为输入端口，实现包回送
           standard_metadata.egress_spec = standard_metadata.ingress_port;
        }
    }
  6. Egress Processing 
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    // 出队列控制逻辑，这里没有进行任何处理
    control MyEgress(inout headers hdr,
                     inout metadata meta,
                     inout standard_metadata_t standard_metadata) {
        apply {  } // 空操作
    }
  7. Checksum Computation 
    1
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    3
    4
    // 校验和计算控制器，这里也没有进行处理
    control MyComputeChecksum(inout headers  hdr, inout metadata meta) {
        apply { } // 空操作
    }
  8. DE parser 
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    // 反解析器：将解析后的字段重新写回包中
    control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) {
        apply {
            // 将以太网头部重新写入数据包中
            packet.emit(hdr.ethernet);
        }
    }

P4仿真

  1. 在拓扑描述文件p4app.json所在的目录执行以下命令，启动网络拓扑 
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    sudo p4run
启动截图
  1. 使用xterm h1命令登陆host1的shell界面 
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    xterm h1
启动h1 shell界面
  1. 运行命令执行端侧收发Python脚本，成功实现反射器效果 
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    python send_receive.py
运行send_receive脚本
成功截图
P4
#原创 #2025 #P4 #SDN
P4 01-Reflector
http://example.com/2025/07/19/P4 01-Reflector/
作者
Wsdbybyd
发布于
2025年7月19日
许可协议