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header ipv4_option_t { //MRI를 이용하기 위한 헤더 선언//
bit<1> copyFlag;
bit<2> optClass;
bit<5> option;
bit<8> optionLength;
}
header mri_t { // mri작동을 위한 count수 설정을 통해 스위치 수 카운트 //
bit<16> count;
}
header switch_t { //MRI를 이용하면서 지나는 switch의 이름과 qdepth를 저장하기 위한 헤더 선언//
switchID_t swid;
qdepth_t qdepth;
}
state parse_ipv4_option { //패킷을 수신한 후에 분석을 위해 헤더를 하나씩 분해 할 경우에 MRI 헤더가 있을 경우에 parse_mri를 이용//
packet.extract(hdr.ipv4_option);
transition select(hdr.ipv4_option.option) {
IPV4_OPTION_MRI: parse_mri;
default: accept;
}
}
state parse_mri { //mri 패킷 수신후 헤더를 분해하여 parse_swtrace의 상태로 보내는 함수 //
packet.extract(hdr.mri);
meta.parser_metadata.remaining = hdr.mri.count;
transition select(meta.parser_metadata.remaining) {
0 : accept;
default: parse_swtrace;
}
}
state parse_swtrace { //parse_swtrace로 보내진 패킷의 헤더의 값을 수정 후 0이 될때까지 반복하는 상태 함수//
packet.extract(hdr.swtraces.next);
meta.parser_metadata.remaining = meta.parser_metadata.remaining - 1;
transition select(meta.parser_metadata.remaining) {
0 : accept;
default: parse_swtrace;
}
}
action add_swtrace(switchID_t swid) { //switch를 지날때의 스위치의 이름과 수를 저장하기 위한 함수//
hdr.mri.count = hdr.mri.count + 1;
hdr.swtraces.push_front(1);
// According to the P4_16 spec, pushed elements are invalid, so we need
// to call setValid(). Older bmv2 versions would mark the new header(s)
// valid automatically (P4_14 behavior), but starting with version 1.11,
// bmv2 conforms with the P4_16 spec.
hdr.swtraces[0].setValid();
hdr.swtraces[0].swid = swid;
hdr.swtraces[0].qdepth = (qdepth_t)standard_metadata.deq_qdepth;
hdr.ipv4.ihl = hdr.ipv4.ihl + 2;
hdr.ipv4_option.optionLength = hdr.ipv4_option.optionLength + 8;
hdr.ipv4.totalLen = hdr.ipv4.totalLen + 8;
}
table swtrace {
actions = {
add_swtrace;
NoAction;
}
default_action = NoAction();
}
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header srcRoute_t { //Source Routing을 위한 헤더 선언//
bit<1> bos;
bit<15> port;
}
state parse_ethernet { // 이전의 경우는 이더넷 헤더 분석후 IPV4로 갔지만 소스 라운팅 헤터가 생김으로써 소스라우팅 헤더를 먼저 분석 한 후 헤더가 없을 시에 IPV4로 진행된다.
packet.extract(hdr.ethernet);
transition select(hdr.ethernet.etherType) {
TYPE_SRCROUTING: parse_srcRouting;
default: accept;
}
}
state parse_srcRouting {
packet.extract(hdr.srcRoutes.next);
transition select(hdr.srcRoutes.last.bos) {
1: parse_ipv4;
default: parse_srcRouting;
}
}
action srcRoute_nhop() { //소스 라우팅에서 카운트를 통해 헤더 분석시에 필요한 갯수를 저장한다.//
standard_metadata.egress_spec = (bit<9>)hdr.srcRoutes[0].port;
hdr.srcRoutes.pop_front(1);
}
action srcRoute_finish() {
hdr.ethernet.etherType = TYPE_IPV4;
}
apply { //nhop에 따라서 ipv4가 유효할경우에 ipv4 액션으로 넘어가게 한다.//
if (hdr.srcRoutes[0].isValid()){
if (hdr.srcRoutes[0].bos == 1){
srcRoute_finish();
}
srcRoute_nhop();
if (hdr.ipv4.isValid()){
update_ttl();
}
}else{
drop();
}
}
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//5 tuple에 hash알고리즘을 적용하고, 결과를 mata.ecmp_select에 저장하는 행동,
ecmp_nhop 테이블은 이를 이용하여 전송 //
action set_ecmp_select(bit<16> ecmp_base, bit<32> ecmp_count) {
hash(meta.ecmp_select,
HashAlgorithm.crc16,
ecmp_base,
{ hdr.ipv4.srcAddr,
hdr.ipv4.dstAddr,
hdr.ipv4.protocol,
hdr.tcp.srcPort,
hdr.tcp.dstPort },
ecmp_count);
}
// ipv4가 유효하고, ttl이 0에 도달하지 않았을 경우 전송을 실시한다. //
apply {
if (hdr.ipv4.isValid() && hdr.ipv4.ttl > 0) {
ecmp_group.apply();
ecmp_nhop.apply();
}
}
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//트래픽 클래스에 따라 액션을 분류하여 전송할 수 있도록 여러 경우를 나누어 함수 선언//
/* Default Forwarding */
action default_forwarding() {
hdr.ipv4.diffserv = 0;
}
/* Expedited Forwarding */
action expedited_forwarding() {
hdr.ipv4.diffserv = 46;
}
/* Voice Admit */
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;
}
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Tutorial에서 제공하는 예제의 토폴로지는 스위치 4개, 호스트 4개로 구성되어 있다. 그 중에 h1-h2는 s1과 연결, h3-h4는 s2와 연결 되어있는데, 이 예제에서는 s1에 p4를 이용한 스위치를 두고, bloom 방식의 firewall을 이용하여 h1,h2는 외부에 패킷을 보내 통신을 할 수 있지만, h3-h4는 h1-h2에 먼저 패킷을 보내서 통신을 할 수는 없다. 이것이 방화벽이라는 걸 알려주는 예제이다.
// bloom 필터를 이용하여 방화벽을 구현하기 위한 함수 //
apply {
if (hdr.ipv4.isValid()){
ipv4_lpm.apply();
if (hdr.tcp.isValid()){
direction = 0; // default
if (check_ports.apply().hit) {
// test and set the bloom filter
if (direction == 0) {
compute_hashes(hdr.ipv4.srcAddr, hdr.ipv4.dstAddr, hdr.tcp.srcPort, hdr.tcp.dstPort);
}
else {
compute_hashes(hdr.ipv4.dstAddr, hdr.ipv4.srcAddr, hdr.tcp.dstPort, hdr.tcp.srcPort);
}
// Packet comes from internal network
if (direction == 0){ //호스트에서 나가는 패킷인 경우
// If there is a syn we update the bloom filter and add the entry
if (hdr.tcp.syn == 1){
bloom_filter_1.write(reg_pos_one, 1);
bloom_filter_2.write(reg_pos_two, 1);
}
}
// Packet comes from outside
else if (direction == 1){ //호스트에서 들어오는 패킷인 경우
// Read bloom filter cells to check if there are 1's
bloom_filter_1.read(reg_val_one, reg_pos_one);
bloom_filter_2.read(reg_val_two, reg_pos_two);
// only allow flow to pass if both entries are set
if (reg_val_one != 1 || reg_val_two != 1){
drop();
}
}
}
}
}
}
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패킷을 보낼시에 스위치별 포트별 전송 속도 및 정보를 알기 위한 기능. 네트워크 관리를 위한 기능.
// 최상위 프로브 헤더이며, 홉 카운트를 저장합니다.
header probe_t {
bit<8> hop_cnt;
}
// 각 홉에서 스위치에 의해 프로브에 추가된 데이터를 저장하는 헤더.
header probe_data_t {
bit<1> bos;
bit<7> swid;
bit<8> port;
bit<32> byte_cnt;
time_t last_time;
time_t cur_time;
}
// 스위치가 송신하는 출력 포트를 저장하는 헤더.
header probe_fwd_t {
bit<8> egress_spec;
}
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
// 패킷을 받고 스위치에서 패킷을 분석 할때 헤더에 따라서 행해야 하는 행동을 지시하는 Parser부분에 추가한
// 헤더들에 맞게 상태 함수를 추가하여준다.
state parse_probe {
packet.extract(hdr.probe); // 최상위 프로브 헤더
meta.parser_metadata.remaining = hdr.probe.hop_cnt + 1;
transition select(hdr.probe.hop_cnt) {
0: parse_probe_fwd;
default: parse_probe_data;
}
}
state parse_probe_data { // 프로브 데이터 헤더
packet.extract(hdr.probe_data.next);
transition select(hdr.probe_data.last.bos) {
1: parse_probe_fwd;
default: parse_probe_data;
}
}
state parse_probe_fwd { // 출력 포트를 저장하는 헤더.
packet.extract(hdr.probe_fwd.next);
meta.parser_metadata.remaining = meta.parser_metadata.remaining - 1;
// extract the forwarding data
meta.egress_spec = hdr.probe_fwd.last.egress_spec;
transition select(meta.parser_metadata.remaining) {
0: accept;
default: parse_probe_fwd;
}
}
---------------------------------------------------------------------------------------------------------
apply {
bit<32> byte_cnt;
bit<32> new_byte_cnt;
time_t last_time;
time_t cur_time = standard_metadata.egress_global_timestamp;
// 패킷 포트에 대한 bit의 cnt 증가
byte_cnt_reg.read(byte_cnt, (bit<32>)standard_metadata.egress_port);
byte_cnt = byte_cnt + standard_metadata.packet_length;
// 바이트 카운트를 리셋
new_byte_cnt = (hdr.probe.isValid()) ? 0 : byte_cnt;
byte_cnt_reg.write((bit<32>)standard_metadata.egress_port, new_byte_cnt);
if (hdr.probe.isValid()) {
// 프로브 필드 입력
hdr.probe_data.push_front(1);
hdr.probe_data[0].setValid();
if (hdr.probe.hop_cnt == 1) {
hdr.probe_data[0].bos = 1;
}
else {
hdr.probe_data[0].bos = 0;
}
// set switch ID field
swid.apply();
hdr.probe_data[0].port = (bit<8>)standard_metadata.egress_port;
hdr.probe_data[0].byte_cnt = byte_cnt;
// read / update the last_time_reg
last_time_reg.read(last_time, (bit<32>)standard_metadata.egress_port);
last_time_reg.write((bit<32>)standard_metadata.egress_port, cur_time);
hdr.probe_data[0].last_time = last_time;
hdr.probe_data[0].cur_time = cur_time;
}
}
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