P4 02-Repeater

P4示例程序-02 中继器

功能：实现了简单的双端口交换机，使得两个主机能够进行通信，即类似于中继器的功能

拓扑结构

拓扑结构

代码

  1. p4app.json的拓扑结构 
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    "topology": {
      "assignment_strategy": "l2",
      "links": [["h1", "s1"], ["h2", "s1"]],
      "hosts": {
        "h1": {
        },
        "h2": {
        }
      },
      "switches": {
        "s1": {
        }
      }
    }
  2. 原代码 
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    /* -*- P4_16 -*- */
    #include <core.p4>
    #include <v1model.p4>
    /*************************************************************************

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

    *************************************************************************/
    struct metadata {
    }
    struct headers {
    }
    /*************************************************************************

    *********************** 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 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) {
        /* TODO 1: For solution 2 -> define a table that matches standard_metadata.ingress_port */
        /* TODO 2: For solution 2 -> define an action that modifies the egress_port */
        apply {
            /* TODO 3:*/
            /* Solution 1: Without tables, write the algorithm directly here*/
            /* Solution 2: Apply the table you use */
        }
    }
    /*************************************************************************

    ****************  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 {
        /* Deparser not needed */
        }
    }
    /*************************************************************************

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

    *************************************************************************/
    V1Switch(
    MyParser(),
    MyVerifyChecksum(),
    MyIngress(),
    MyEgress(),
    MyComputeChecksum(),
    MyDeparser()
    ) main;
  3. Solution 1 静态配置方案 
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    // solution 1
    control MyIngress(inout headers hdr,
                      inout metadata meta,
                      inout standard_metadata_t standard_metadata) {

        apply {

            // 如果入口是 1 号端口 => 从 2 号端口发出
            if (standard_metadata.ingress_port == 1){
                standard_metadata.egress_spec = 2;
            }

            // 如果入口是 2 号端口 => 从 1 号端口发出
            else if (standard_metadata.ingress_port == 2){
                standard_metadata.egress_spec = 1;
            }
        }
    }
    • ingress_port：数据包的入端口，解析之前设置，只读
    • egress_spec：在入端口流水线的匹配-动作过程之后设置，指定数据包出端口，可以是物理端口、逻辑端口或者多播组
    1. Solution 2 基于表的配置方案 
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      control MyIngress(inout headers hdr,
                        inout metadata meta,
                        inout standard_metadata_t standard_metadata) {

          // 定义一个 action，确定出口端
          action forward(bit<9> egress_port){ // 这里的参数是无方向的，因为是来查表得到的
              standard_metadata.egress_spec = egress_port;
          }

          table repeater {
              key = {
                  standard_metadata.ingress_port: exact; // 完全 match 才可以
              }
              actions = { // 两种动作
                  forward; // 一定是之前已经声明的 action
                  NoAction;
              }
              size = 2; // 只需要两个端口的规则，所以表里只需要两个 entries
              default_action = NoAction;
          }

          apply {
              repeater.apply();
          }
  • 实现该solution还要新建命令表s1-commands.txt 
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    table_add repeater forward 1 => 2
    table_add repeater forward 2 => 1
  • 语法 
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    tabel_add <table_name> <action_name> <match_fields> => <action_parameters>
  • 另外还要修改p4app.json 
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    "topology": {
        "assignment_strategy": "l2",
        "links": [
            ["h1", "s1"],
            ["h2", "s1"]
        ],
        "hosts": {
            "h1": {},
            "h2": {}
        },
        "switches": {
            "s1": {
              "cli_input": "s1-commands.txt"
            }
        }
    }
  1. P4仿真

  • 启动网络拓扑 

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    sudo p4run
    启动p4run

  • 打开h1,h2命令窗口 

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    2
    xterm h1
    xterm h2
    h1 h2 命令窗口

  • 打开 h2 的终端，运行 python receive.py

    h2命令窗口

  • 打开一个 h1 的终端，运行 python send.py 10.0.0.2 "hello world" h1命令窗口

  • h2端接收到消息并成功解码

    h2接收到消息

问题

  1. h2接收端msg无法显示发送端内容

  • 截图

    msg显示raw

  • 原因 Scapy 会自动尝试根据上下文推断下一层协议类型。字符串 str 类型的 payload，默认被包装为 Raw 类型。

  • 解决方案 Send.py 

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    def main():
      
        if len(sys.argv)<3:
            print('pass 2 arguments: <destination> "<message>"')
            exit(1)
      
        addr = socket.gethostbyname(sys.argv[1])
        iface = get_if()
      
        if len(sys.argv) > 3:
            tos = int(sys.argv[3]) % 256
        else:
            tos = 0
      
        ether_dst = get_dst_mac(addr)
      
        if not ether_dst:
            print("Mac address for %s was not found in the ARP table" % addr)
            exit(1)
      
        print("Sending on interface %s to %s" % (iface, str(addr)))
        pkt =  Ether(src=get_if_hwaddr(iface), dst=ether_dst)
        pkt = pkt / IP(dst=addr, tos=tos)  / Raw(load=sys.argv[2])
        sendp(pkt, iface=iface, verbose=False)
    Rceiver.py 
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    def handle_pkt(pkt):
      
        print("Packet Received:")
        ether = pkt.getlayer(Ether)
        ip = pkt.getlayer(IP)
        msg = ip.payload
        raw_data = pkt[Raw].load
        decoded = raw_data.decode(errors='ignore')
      
        print("###[ Ethernet ]###")
        print("  src: {}".format(ether.src))
        print("  dst: {}".format(ether.dst))
        print("###[ IP ]###")
        print("  src: {}".format(ip.src))
        print("  dst: {}".format(ip.dst))
        print("###[ MESSAGE ]###")
        print(f"  msg: {decoded}")
        print()

P4
#原创 #2025 #P4 #SDN
P4 02-Repeater
http://example.com/2025/07/23/P4 02-Repeater/
作者
Wsdbybyd
发布于
2025年7月23日
许可协议