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참고사항
- ECN란? https://aidencom.tistory.com/m/260
- ToS란? http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=2051
- DiffServ란? http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=769
- QoS란? http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?nav=2&no=2035&sh=Qos
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출처	왜	내용	배운 점 및 기억해야할 점	비고
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P4 튜토리얼 Explicit Congestion Notification(ECN)의 이해

사전조건

튜토리얼 사전 조건

Image Modified

s1과 s2의 링크의 대역폭은 512kbps로 제한되어 있다. 이상태에서 s1과 s2의 통로를 h11↔h22가 UDP 통신을 하고 h1↔h2가 패킷을 주고 받는 조건이다.

대역폭이 512kbps인 링크를 UDP통신으로 많이 소모하고 있기 때문에 h1↔2h의 패킷교환은 느리게 이루어질 수 밖에 없는데 이때의 h1가 h2에게 보낸 패킷의 헤더의 ECN 값이 동적으로 바뀌는 내용이다.

코드리뷰

코드 블럭

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

const bit<8>  TCP_PROTOCOL = 0x06;
const bit<16> TYPE_IPV4 = 0x800;
const bit<19> ECN_THRESHOLD = 10;

/*************************************************************************
*********************** 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;

	//네트워크의 혼잡도를 나타내는 헤더의 영역이다.
    bit<6>    diffserv;
    bit<2>    ecn;

    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 {
}

struct headers {
    ethernet_t   ethernet;
    ipv4_t       ipv4;
}

... 동일


/*************************************************************************
****************  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) {
    action mark_ecn() {
        hdr.ipv4.ecn = 3;
    }
    apply {
		//패킷의 ecn이 1이나 2일 때 즉, 이 패킷이 ecn필드를 사용할때
        if (hdr.ipv4.ecn == 1 || hdr.ipv4.ecn == 2){
			//패킷이 나갈때 스위치의 대기열의 깊이가 ecn가중치보다 깊다면 즉, 패킷이 정체되고 있다면
            if (standard_metadata.enq_qdepth >= ECN_THRESHOLD){
				//헤더의 ecn필드의 값을 3으로 바꿔서 네트워크가 혼잡하다는 것을 나타낸다.
                mark_ecn();
            }
        }
    }
}

... 동일

...

h2의 tos(diffserv+ecn)필드의 값이다. 중간에 h11→h22로의 UDP통신이 시작된 시점부터 0x3이 된 것을 볼 수 있는데 이때부터 네트워크가 혼잡하다는 것을 알 수 있고 UDP 통신이 끝난 후에 0x1로 바껴서 혼잡이 풀렸다는 것을 알 수 있다.

P4 튜토리얼 Quality of Service(QoS)의 이해

사전조건

Image Added

h1과 h2 호스트에서 TCP패킷과 UDP패킷을 보낸다. 이때 헤더의 tos필드에는 TCP와 UDP의 각기 다른 우선순위에 따른 값이 부여된다.

코드리뷰

코드 블럭

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

const bit<16> TYPE_IPV4 = 0x800;

/* IP protocols */ ipv4 헤더의 poroto 필드에 들어가는 다음 계층 프로토콜의 값
const bit<8> IP_PROTOCOLS_ICMP       =   1;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_IGMP       =   2;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_IPV4       =   4;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_TCP        =   6;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_UDP        =  17;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_IPV6       =  41;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_GRE        =  47;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_IPSEC_ESP  =  50;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_IPSEC_AH   =  51;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_ICMPV6     =  58;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_EIGRP      =  88;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_OSPF       =  89;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_PIM        = 103;
const bit<8> IP_PROTOCOLS_VRRP       = 112;


/*************************************************************************
*********************** 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<6>    diffserv;
    bit<2>    ecn;
    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 {
}

struct headers {
    ethernet_t   ethernet;
    ipv4_t       ipv4;
}

...동일

/*************************************************************************
**************  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;
    }

    /* 기본적인 우선순위 */
    action default_forwarding() {
        hdr.ipv4.diffserv = 0;
    }

    /* Expedited Forwarding */ //UDP 우선순위
    action expedited_forwarding() {
        hdr.ipv4.diffserv = 46;
    }

    /* Voice Admit */ //TCP 우선순위
    action voice_admit() {
        hdr.ipv4.diffserv = 44;
    }

    /* Assured Forwarding */
    /* Class 1 Low drop probability */
    action af_11() {
        hdr.ipv4.diffserv = 10;
    }

    /* Class 1 Med drop probability */
    action af_12() {
        hdr.ipv4.diffserv = 12;
    }

    /* Class 1 High drop probability */
    action af_13() {
        hdr.ipv4.diffserv = 14;
    }

    /* Class 2 Low drop probability */
    action af_21() {
        hdr.ipv4.diffserv = 18;
    }

    /* Class 2 Med drop probability */
    action af_22() {
        hdr.ipv4.diffserv = 20;
    }

    /* Class 2 High drop probability */
    action af_23() {
        hdr.ipv4.diffserv = 22;
    }

    /* Class 3 Low drop probability */
    action af_31() {
        hdr.ipv4.diffserv = 26;
    }

    /* Class 3 Med drop probability */
    action af_32() {
        hdr.ipv4.diffserv = 28;
    }

    /* Class 3 High drop probability */
    action af_33() {
        hdr.ipv4.diffserv = 30;
    }

    /* Class 4 Low drop probability */
    action af_41() {
        hdr.ipv4.diffserv = 34;
    }

    /* Class 4 Med drop probability */
    action af_42() {
        hdr.ipv4.diffserv = 36;
    }

    /* Class 4 High drop probability */
    action af_43() {
        hdr.ipv4.diffserv = 38;
    }

    table ipv4_lpm {
        key = {
            hdr.ipv4.dstAddr: lpm;
        }
        actions = {
            ipv4_forward;
            drop;
            NoAction;
        }
        size = 1024;
        default_action = NoAction();
    }

    apply {
        if (hdr.ipv4.isValid()) {//이 튜토리얼에서는 UDP와 TCP 패킷만 보내기 때문에 둘로만 나누어서 패킷의 우선순위를 정한다.
            if (hdr.ipv4.protocol == IP_PROTOCOLS_UDP) {
                expedited_forwarding();
            }
            else if (hdr.ipv4.protocol == IP_PROTOCOLS_TCP) {
                voice_admit();
            }
            ipv4_lpm.apply();
        }
    }
}

...동일

실행경과

코드 블럭
tos = 0xb9 tos = 0xb9 tos = 0xb9 tos = 0xb9 tos = 0xb9 tos = 0xb9 tos = 0xb9 tos = 0xb9 tos = 0xb1 tos = 0xb1 tos = 0xb1 tos = 0xb1 tos = 0xb1 tos = 0xb1 tos = 0xb1 tos = 0xb1

위와 같이 h1에서 h2로 패킷을 보낼때 UDP로 보내면 tos의 값이 0xb9로 되는 것을 알 수 있고 TCP로 보내면 0xb1이 되는 것을 알 수 있다. 이 튜토리얼에서는 패킷의 헤더에 우선순위를 부여하는 것만 해보았는데 실제로는 각 우선순위에 맞는 대기열들을 따로 만들고 우선순위에 따른 작업을 진행함으로써 서비스 품질을 보장하게 된다.

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