Sítě nové generace: programovací jazyk P4

Abstract

Softwarově definované sítě (SDN) představují významný pokrok v oblasti správy a řízení síťového provozu, přičemž klíčovou roli v jejich vzniku sehrál protokol OpenFlow. Jeho omezení však vedla k vývoji programovacího jazyka P4, který nabízí vylepšenou přizpůsobivost síťovým zařízením prostřednictvím programovatelných přepínačů. Jazyk P4 usnadňuje programovatelnost síťových zařízení a umožňuje jim dynamicky směrovat pakety a přizpůsobovat své chování na základě nahraných P4 programů. Tato práce demonstruje základní funkce a syntaxi jazyka P4 prostřednictvím jeho nasazení do programovatelných přepínačů v rámci funkčního testbedu a současně zahrnuje implementaci řídicí roviny pomocí systému ONOS včetně nasazení vlastní aplikace. Funkčnost vytvořeného P4 programu je otestována zprovozněním přepínání paketů v rámci jedné podsítě. Takto navržená síť je snadno rozšiřitelná a může být přizpůsobena specifickým požadavkům. Práce prezentuje flexibilitu a svobodu návrhu vlastních algoritmů pro zpracování paketů, kdy veškerá logika závisí na rozhodnutí samotného programátora.

Software-defined networks (SDN) represent a significant advance in the management and control of network traffic, with the OpenFlow protocol playing a key role in their emergence. However, its limitations led to the development of the P4 programming language, which offers improved adaptability to network devices through programmable switches. The P4 language facilitates the programmability of network devices, allowing them to dynamically route packets and adapt their behavior based on recorded P4 programs. This work demonstrates the basic functionality and syntax of the P4 language through its deployment to programmable switches in a functional testbed, while incorporating a control plane implementation using ONOS, including the deployment of a custom application. The functionality of the developed P4 program is tested by enabling packet switching within a single subnet. The network designed in this way is easily extensible and can be adapted to specific requirements. The work presents the flexibility and freedom of designing custom algorithms for packet processing, where all logic depends on the decision of the programmer himself.