Automation of traffic generation and testing of programmable networks using P4 and P4Docker

Abstract

Programmable data planes, enabled by languages such as P4 (Programming Protocolindependent Packet Processors), have changed the way network functionality is developed and deployed; however, the lack of straightforward methods for testing and validating P4- based applications poses significant challenges for network developers. This work introduces P4thTest, a modular framework for testing automation that provides its own traffic generation and telemetry collection, while also leveraging P4Docker to deploy to a virtualized testing environment using Docker containers. By incorporating In-band Network Telemetry (INT), our solution provides real-time analysis of network behaviors directly from the data plane. We demonstrate our approach in both single and multi-switch topologies, illustrating how INT headers can be seamlessly embedded and removed to preserve original payloads. In addition, P4thTest provides an exporter so that measured data can be sent to a time series database and data platform (InfluxDB) demonstrating the potential for real-time visualization and monitoring of the test environment.

Planos de dados programáveis, cuja evolução foi impulsionada por linguagens de programação como P4 (Programming Protocol-Independent Packet Processors), mudaram a forma com a qual funcionalidades de rede são desenvolvidas e implantadas. Contudo, a falta de métodos simples para testar e validar aplicações baseadas em P4 gera desafios significativos para desenvolvedores de redes. O presente trabalho introduz P4thTest, um framework modular para automação de testes que fornece seu próprio gerador de tráfego e coletor de telemetria, além de tirar proveito de P4Docker para implantar um ambiente de testes virtualizado em containers Docker. Ao incorporar In-band Network Telemetry (INT), nossa solução possibilita a análise em tempo real de comportamentos de rede diretamente no plano de dados. Demonstramos nossa abordagem em topologias com um ou vários switches, ilustrando como cabeçalhos INT podem ser facilmente inseridos e removidos para preservar a carga útil dos pacotes. Além disso, P4thTest disponibiliza um módulo exportador para que os dados medidos possam ser enviados a um banco de dados de séries temporais e plataforma de dados (InfluxDB), evidenciando o potencial para monitoramento e visualização em tempo real do ambiente de testes