windows环境下，bmv2虚拟交换机的部署与使用方法

一、前言

bmv2（Behavioral Model version 2），是一个开源的软件交换机模拟器，通过bmv2，你可以看到硬件交换机内部是如何处理数据的，是网络工程师和网络开发人员学习和测试的重要工具。
我们平时使用的抓包工具与其它流量分析工具，只能从交换机的接口数据，来间接的分析交换机的内部行为，没有bmv2直观真实。
bmv2默认部署在linux平台，但在办公和学习中，大多数人的电脑使用的是windows操作系统，所以，今天我们就说说bmv2在windows10平台的部署与使用方法。

二、windows下部署ubuntu

启用并安装 WSL 2 环境

WSL 2（Windows Subsystem for Linux 2）是微软为 Windows 10 和 Windows 11
用户提供的虚拟化方案，它可以在 Windows 上运行 Linux 。是 Windows 下进行 Linux 开发、容器化部署及 AI
训练的首选环境。

1、启用 WSL：

以管理员身份打开 PowerShell 或命令提示符，运行以下命令并重启电脑：
复制代码
```
Enable-WindowsOptionalFeature -Online -FeatureName Microsoft-Windows-Subsystem-Linux
```
2、安装 Ubuntu：
从 Microsoft Store 搜索并安装 "Ubuntu 20.04" 或 "Ubuntu 22.04"。安装完成后启动，并设置用户名和密码。

Ubuntu (WSL) 中安装依赖

在 WSL 终端中，需要先更新软件源并安装 bmv2 所需的编译工具和库。

复制代码

sudo apt update
sudo apt install -y git build-essential cmake libgmp-dev libpcap-dev \
libboost-all-dev libssl-dev python3 python3-pip

编译与安装 bmv2

1、克隆代码：

复制代码

```
git clone https://github.com/p4lang/behavioral-model.git
```

2、安装 Python 依赖：

高版本的ubuntu可能启用了保护机制，禁止直接使用 pip3 在系统级安装 Python 包，所以，我们需要在虚拟环境中安装

安装虚拟环境工具：

复制代码

sudo apt install python3-venv python3-full -y

在 behavioral-model 目录下创建虚拟环境
复制代码
```
cd ~/behavioral-model
python3 -m venv venv
```
激活虚拟环境
复制代码
```
source venv/bin/activate
```

安装依赖

复制代码

sudo apt update
sudo apt install -y autoconf automake libtool cmake  libgmp-dev libpcap-dev libboost-all-dev libssl-dev  libevent-dev libthrift-dev thrift-compiler libnanomsg-dev

3、编译安装bmv2

生成配置并编译

复制代码

./autogen.sh
./configure --enable-debugger
make -j$(nproc)
sudo make install
sudo ldconfig

4、验证安装

退出虚拟环境
复制代码
```
deactivate
```
检查 simple_switch 是否可用
复制代码
```
simple_switch --version
```
如果 simple_switch --version 正常输出版本信息，说明安装成功

安装 P4 编译器

1、安装 p4c

bmv2 需要由 p4c 编译器生成的 JSON 文件来驱动
确认你的 Ubuntu 版本
复制代码
```
lsb_release -a
```

克隆 P4c 源码

复制代码

git clone --recursive https://github.com/p4lang/p4c.git

编译安装p4c

2、验证p4c安装情况

如果p4c --version 正常输出版本信息，说明安装成功
复制代码
```
p4c --version
```

bmv2使用方法

1、编写P4程序：

bmv2 需要一个 JSON 格式的配置文件，这个文件由 p4c 编译器从 P4 源代码生成。以下是一个实现交换机透传功能的p4程序。可以验证你的 bmv2 环境是否正常。

复制代码

#include <core.p4>
#include <v1model.p4>

header ethernet_t {
    bit<48> dstAddr;
    bit<48> srcAddr;
    bit<16> etherType;
}

struct metadata { }
struct headers {
    ethernet_t ethernet;
}

parser MyParser(packet_in packet, out headers hdr, inout metadata meta, inout standard_metadata_t standard_metadata) {
    state start {
        packet.extract(hdr.ethernet);
        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) {
    apply {
        // 直接转发到入端口相反的端口：0->1, 1->0
        if (standard_metadata.ingress_port == 0) {
            standard_metadata.egress_spec = 1;
        } else if (standard_metadata.ingress_port == 1) {
            standard_metadata.egress_spec = 0;
        } else {
            standard_metadata.egress_spec = 9; // 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 { } }
control MyDeparser(packet_out packet, in headers hdr) {
    apply { packet.emit(hdr.ethernet); }
}

V1Switch(MyParser(), MyVerifyChecksum(), MyIngress(), MyEgress(), MyComputeChecksum(), MyDeparser()) main;

编译p4文件为json文件

复制代码

p4c --target bmv2 --arch v1model --std p4-16 pass.p4 -o pass.json

2、创建虚拟接口：

为了让数据能进出 bmv2 这个"软件交换机"，你需要创建一对虚拟网卡作为连接端口。

复制代码

# 创建一对名为 veth0 和 veth1 的虚拟网卡
sudo ip link add veth0 type veth peer name veth1
sudo ip link set veth0 up
sudo ip link set veth1 up

3、启动交换机：运行 simple_switch（bmv2的一个具体实现），加载你写好的P4程序。

使用 simple_switch 命令启动，将虚拟网卡绑定为交换机的端口

复制代码

# -i 0@veth0 表示将交换机的端口 0 绑定到 veth0 接口
# --nanolog 用于指定事件记录器的 IPC 地址
sudo simple_switch -i 0@veth0 -i 1@veth1 \
    --nanolog ipc:///tmp/bm-log.ipc \
    pass.json

4、打开"观察窗口"开始观察：

事件记录器：打开一个新的终端，运行下面的命令。之后，只要有任何数据包经过交换机，这个窗口就会实时打印出内部处理过程，比如数据包从哪个端口进来、匹配了哪张表、执行了什么动作、又从哪个端口转发出去等。
复制代码
```
sudo nanomsg_client.py --thrift-port 9090
```
抓包工具：你也可以像监控真实网卡一样，在 veth0 或 veth1 上使用 tcpdump 抓包，从外部观察数据包的原始样子。
复制代码
```
sudo tcpdump -i veth0 -vvv -e
```

5、发送一个ping包，观察事件记录器

这时候，你应该能在观察窗口中看到数据的处理过程了
复制代码
```
ping -I veth0 192.168.100.2 -c 3
```

windows环境下，bmv2虚拟交换机的部署与使用方法

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二、windows下部署ubuntu

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Ubuntu (WSL) 中安装依赖

编译与安装 bmv2

安装 P4 编译器

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