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本组成员
| 学号 | 姓名 | 贡献比例 |
|---|---|---|
| 031702236 | 王耀鑫(组长） | 20% |
| 031702234 | 林银河 | 18% |
| 031702241 | 苏杰隆 | 18% |
| 031702206 | 吴雅虹 | 18% |
| 031702223 | 郑志强 | 26% |
拓扑图
功能设计
本次大作业我们小组应用P4编程语言实现一个防火墙功能，限制外网对内部网络的访问，而内部网络可以正常访问外网，起到一定程度的安全防护作用。
核心代码
parser MyParser(packet_in packet,
out headers hdr,
inout metadata meta,
inout standard_metadata_t standard_metadata) {
state start {
transition parse_ethernet;
}
state parse_ethernet {
packet.extract(hdr.ethernet);
transition select(hdr.ethernet.etherType) {
TYPE_IPV4: parse_ipv4;
default: accept;
}
}
state parse_ipv4 {
packet.extract(hdr.ipv4);
transition select(hdr.ipv4.protocol){
TYPE_TCP: tcp; //转移到tcp包头的状态
default: accept;
}
}
state tcp {
packet.extract(hdr.tcp); //提取tcp包头
transition accept;
}
}
control MyVerifyChecksum(inout headers hdr, inout metadata meta) {
apply { }
}
control MyIngress(inout headers hdr,
inout metadata meta,
inout standard_metadata_t standard_metadata) {
register<bit<BLOOM_FILTER_BIT_WIDTH>>(BLOOM_FILTER_ENTRIES) bloom_filter_1;
register<bit<BLOOM_FILTER_BIT_WIDTH>>(BLOOM_FILTER_ENTRIES) bloom_filter_2;
bit<32> reg_pos_one; bit<32> reg_pos_two;
bit<1> reg_val_one; bit<1> reg_val_two;
bit<1> direction;
action drop() {
mark_to_drop(standard_metadata);
}
//使用哈希算法和布隆过滤器，哈希将在由IPv4源和目标地址，源和目标端口号以及IPv4协议类型组成的数据包5元组上计算。
action compute_hashes(ip4Addr_t ipAddr1, ip4Addr_t ipAddr2, bit<16> port1, bit<16> port2){
hash(reg_pos_one, HashAlgorithm.crc16, (bit<32>)0, {ipAddr1,
ipAddr2,
port1,
port2,
hdr.ipv4.protocol},
(bit<32>)BLOOM_FILTER_ENTRIES);
hash(reg_pos_two, HashAlgorithm.crc32, (bit<32>)0, {ipAddr1,
ipAddr2,
port1,
port2,
hdr.ipv4.protocol},
(bit<32>)BLOOM_FILTER_ENTRIES);
}
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;
}
table ipv4_lpm {
key = {
hdr.ipv4.dstAddr: lpm;
}
actions = {
ipv4_forward;
drop;
NoAction;
}
size = 1024;
default_action = drop();
}
//根据该动作的参数简单地设置一位方向变量
action set_direction(bit<1> dir) {
direction = dir;
}
table check_ports {
key = {
standard_metadata.ingress_port: exact; //完全匹配
standard_metadata.egress_spec: exact;
}
actions = {
set_direction;
NoAction;
}
size = 1024;
default_action = NoAction();
}
/*
在ipv4转发后，如果数据包进入内部网络方向设为1。否则，
方向设为0，该操作在s1-runtime.json文件中完成。
*/
apply {
if (hdr.ipv4.isValid()){ //如果数据包具有有效的IPv4标头，首先应用该表。
ipv4_lpm.apply();
if (hdr.tcp.isValid()){ //如果数据包具有有效的TCP标头，接着应用check_ports表确定方向。
direction = 0; ///默认为0
if (check_ports.apply().hit) { //应用compute_hashes操作来计算两个哈希值
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);
}
/*如果TCP数据包正从内部网络传出并且是SYN数据包，则将两个
Bloom Bloom过滤器数组都设置在计算出的位位置（reg_pos_one和reg_pos_two）*/
if (direction == 0){
if (hdr.tcp.syn == 1){
bloom_filter_1.write(reg_pos_one, 1);
bloom_filter_2.write(reg_pos_two, 1);
}
}
/*否则，如果TCP数据包进入内部网络，则在计算出的位位置
读取两个Bloom过滤器数组，如果未设置任何数据包，则丢弃该数据包。*/
else if (direction == 1){
bloom_filter_1.read(reg_val_one, reg_pos_one);
bloom_filter_2.read(reg_val_two, reg_pos_two);
if (reg_val_one != 1 || reg_val_two != 1){
drop();
}
}
}
}
}
}
}
control MyEgress(inout headers hdr,
inout metadata meta,
inout standard_metadata_t standard_metadata) {
apply { }
}
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);
}
}
control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) {
apply {
//顺序不能乱
packet.emit(hdr.ethernet);
packet.emit(hdr.ipv4);
packet.emit(hdr.tcp);
}
}
V1Switch(
MyParser(),
MyVerifyChecksum(),
MyIngress(),
MyEgress(),
MyComputeChecksum(),
MyDeparser()
) main;实验收获
- 王耀鑫：本次实验，我们小组充分准备，认真学习相关知识，经过几天熬夜苦战，超额完成预定计划，在增长相关知识的同时也体会到SDN的对于未来网络的意义，在此感谢强哥，抱紧强哥大腿。
- 林银河：在本次大作业中，我了解到P4语言在防护墙的一些运用，体验到SDN对未来网络发展的重要意义。我感受到团队的意义所在，在队友的带领下完成了本次大作业，再次感谢队友的帮助。
- 吴雅虹：
- 苏杰隆：
- 郑志强：