网络实验教学是计算机专业网络课程的重要组成部分。现有网络实验课程主要集中在设备操作与协议验证，对网络底层，如路由器或交换机的体系结构、工作机制及工作原理等涉及较少[1,2]。教师受限于固化的硬件，难以编程设计或优化底层设备，实验教学主要围绕步骤化的验证性实验展开。随着软件定义网络(Software Defined Networking，SDN)技术的发展，上述困境逐步得到缓解。SDN作为新型网络架构，将控制平面与数据平面分离，控制平面通过OpenFlow协议制订和下发转发策略，数据平面按策略转发[3]。然而OpenFlow不具有协议不相关性，使数据转发只能依据现有的协议[4]。而P4(Programming Protocol-Independent Packet Processors)的问世，克服了OpenFlow的上述缺陷。
作为SDN领域的编程语言，P4为数据平面提供了一套编程抽象，开发者可以使用P4描述网络数据平面协议和数据包处理行为，而无须关心底层硬件的实现细节，并可编程更改数据包解析与转发流程，解决了传统网络硬件设备可编程能力低的问题[5,6]。已有越来越多高校将SDN引入计算机网络教学，并探索将P4作为SDN的重要组成部分引入课堂，解决当前网络实验教学无法涉及底层设备架构与可编程的问题[7,8]。但是，现有的P4从开发到部署运行，配套的集成运行环境较为缺乏，严重依赖于控制平面的复杂配置，难以满足初学者的仿真实验学习要求。因此，如何简化控制平面的复杂配置，设计简便的P4集成仿真实验环境，将教与学的精力集中于数据平面可编程，成为保障P4实验教学顺利实施的重要课题。
1 P4虚拟仿真实验教学平台的设计与实现
2 P4虚拟仿真实验教学方案
3 结语
面对网络新技术的发展，传统计算机网络实验教学课程相对滞后，师生难以对网络底层设备的设计与优化实现编程控制。P4推动了SDN数据平面可编程，成为高校SDN课程教学中的重要一环。虽然P4提供了数据平面可编程能力，但在开发、部署和运行的过程中，依赖于控制平面的复杂配置。本文提出了面向数据平面P4编程的虚拟仿真实验教学平台，并以建立拓扑和修改流表实验为例，展示了平台为P4程序运行提供图形化的网络拓扑和动态的可视化流表管理。平台有助于提升SDN课程的教学质量，促进了P4实验教学的推广。
参考文献
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林为伟1,2 张栋1,3 叶福玲1,2
1.福州大学数学与计算机科学学院 2.福州大学网络信息安全与计算机技术实验教学中心 3.福州大学至诚学院 |
