2023 Q1 W03 주간업무 (서종원)

/* -*- P4_16 -*- */
#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;

//ethernet의 기본 헤더 
header ethernet_t {
    macAddr_t dstAddr;
    macAddr_t srcAddr;
    bit<16>   etherType;
}
//IPv4의 기본 헤더
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  ***********************************
*************************************************************************/
//패킷에서 헤더를 분리
//packet_in packet은 스위치에 들어오는 패킷
//out headers hdr은 패킷에서 분리된 헤더들이 각각 저장될 변수같은것
//start 상태로 시작해서 모든 헤더 분리가 정상적으로 끝난다면 accept 상태로 이동해서 정상종료, 아니라면 ignore 상태로 이동
parser MyParser(packet_in packet,
                out headers hdr,
                inout metadata meta,
                inout standard_metadata_t standard_metadata) {

	//패킷을 처음으로 전달받아서 시작된 상태
    state start {
		//parse_ethernet으로 상태 이동
        transition parse_ethernet;
    }
    state parse_ethernet {
		//패킷에서 ethernet헤더에 맞게 분리/추출
        packet.extract(hdr.ethernet);
		//패킷에서 분리된 ethernet 헤더에서 etherType 값이 위에서 정의된 TYPE_IPV4 0x800라면 parse_ipv4 상태로 이동, 0x800이 아닌 상태(default)라면 accept상태로 이동 -> 즉 c언어의 switch 같은 문법
        transition select(hdr.ethernet.etherType) {
            TYPE_IPV4: parse_ipv4;
            default: accept;
        }
    }
	
    state parse_ipv4 {
		//패킷에서 추가적으로 ipv4 헤더 분리/추출
        packet.extract(hdr.ipv4);
		//패킷에서 추출 후에 accept 상태로 이동
        transition accept;
    }

}

/*************************************************************************
************   C H E C K S U M    V E R I F I C A T I O N   *************
*************************************************************************/

//체크섬 검증은 생략
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   *******************
*************************************************************************/

//table을 참조하면서 패킷이 다음으로 이동할 경로 설정
control MyIngress(inout headers hdr,
                  inout metadata meta,
                  inout standard_metadata_t standard_metadata) {
	//table에 match되는 ipv4의 dstAddr이 없다면 패킷을 삭제한다.
    action drop() {
        mark_to_drop(standard_metadata);
    }
	//table에 match되는 ipv4의 dstAddr이 있다면 실행되는 action으로 알맞은 dstAddr와 port를 인수로 전달받는다.
    action ipv4_forward(macAddr_t dstAddr, egressSpec_t port) {
		//해당 스위치/호스트에서 송신할때 쓰는 포트를 설정
        standard_metadata.egress_spec = port;
		//이더넷의 헤더안의 srtAddr과 dstAddr을 알맞게 설정한다.
        hdr.ethernet.srcAddr = hdr.ethernet.dstAddr;
        hdr.ethernet.dstAddr = dstAddr;
		//패킷이 이동할 때마다 ipv4의 ttl을 1씩 줄어들게한다.
        hdr.ipv4.ttl = hdr.ipv4.ttl - 1;
    }
	//테이블을 정의한다.
    table ipv4_lpm {
		//테이블의 key와 match되는 방식을 설정한다.
        key = {
            hdr.ipv4.dstAddr: lpm;
        }
		//테이블의 모든 액션을 정의한다.
        actions = {
            ipv4_forward;
            drop;
            NoAction;
        }
        size = 1024;
		//기본 액션을 정의한다.
        default_action = drop();
    }
	//컨트롤 실행
    apply {
		//ipv4가 유효하다면 테이블 매칭을 실행한다.
        if (hdr.ipv4.isValid()) {
            ipv4_lpm.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   **************
*************************************************************************/

//ipv4 헤더의 내용이 변경되었으므로 체크섬 값도 그에 맞게 변경
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  *******************************
*************************************************************************/
//새롭게 변경된 헤더들을 패킷으로 다시 묶음
control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) {
    apply {
        packet.emit(hdr.ethernet);
        packet.emit(hdr.ipv4);
    }
}

/*************************************************************************
***********************  S W I T C H  *******************************
*************************************************************************/
//v1model의 기본적인 switch 아키텍처
V1Switch(
MyParser(),
MyVerifyChecksum(),
MyIngress(),
MyEgress(),
MyComputeChecksum(),
MyDeparser()
) main;