狠狠撸

Offloading BPF
Implementation to
FPGA-NIC
したいねって話
[FPGA Startup]
(受付係) Hiroki Shirokura @slankdev
http://blog.slankdev.net

自己紹介
? 都内の大学の理工学部 B3
□ Twitter : @slankdev
□ Facebook : hirokishirokura
□ Blog : http://blog.slankdev.net
? IPA Security Camp 2015, 2016 tutor
? Cybozu Labs Youth 5,6th
? L4以下のネットワーク関係が好き
? ハードウェア初心者 (FPGA入門したばっかです)

自己紹介
? つくった
□ パケット解析のフレームワーク
□ ネットワークスタック
□ CPUのエミュレータ (超簡易的)
? つくってない (今後やる予定)
□ NIC
□ CPU
□ デバイスドライバ

Cybozu Labs Youth
? 個人のソフトウェア研究開発プロジェクトを会社が応援する
制度
? 年間103万円を上限にサイボウズが奨励金を支払う
? すごい人にお金を貰いながら協力してもらえる

今岡さんとの関係
? 2015年
□ セキュリティキャンプ全国大会で出会う(参加者と講師)
□ arduinoのGPIOでパケットの電気信号を作る指導を受ける
? 2016年
□ OSCで隣に出展させていただく
□ セキュリティキャンプ全国大会 (チューターと講師)
□ セキュリティミニキャンプ (チューターと講師)
□ arduinoのGPIOでパケットの電気信号を作る指導を手伝う
これは一番弟子といっていいのでは

昨日の夜
AM 11:00
僕　　　「あしたFPGA Start UPだ」
　　　　体調不良で寝込む。。。
PM 10:30
僕　　　「何にもやってない」
　　　　「プロセッサとかNICとかつくりたかったな」
　　　　「できるとこまでやろう」
AM 1:00
僕　　　「とりあえず仕様とdissasemblerと
　　　　　エミュレータのベースはできた、おやすみ」

本日
AM 9:00
鳥　　　「チュンチュン。」
僕　　　「おはよう」
AM 11:00
僕　　　「できた」
PM 2:00
僕　　　「LT資料できてねーや」
今岡さん「しろくら君、自己紹介。」
僕　　　「トイレの場所とかは詳しいです！」

要するにまだFPGA
は出てきてないです。。
ごめんなさい

なにをしたいかというと
? BPF(Berkeley Packet Filter)
□ in-kernelで動くパケットフィルタ
□ 64bit RISC, Register Machine
□ フィルタのアセンブリを書いてフィルタに適用
? これをNICの近くにオフローディングしたい
? FPGAの出番だ！

BPFの説明
User APP
BPF
Filter Function
Buffer
User APP
link-level-drvr
User
Kernel
Network
Filter Function
Buffer
link-level-drvr
BPF 従来
設定可能

今回やりたいこと
今回実装する部分
BPF
Filter Function
Buffer
User APP
link-level-drvr
User
Kernel
Network
BPF 新
設定可能
User APP
Buffer
設定可能
link-level-drvr
Network
FPGA NIC
With Filter

モチベーション
早いNW装置をつくるとき
OS内部のNWサブシステムの実装はなんかよくわからない
(※NWサブシステム意外はもっとわからない...)
いろんなとこでchecksum計算してたり、
フラグメンテーション処理がいろんなとこでされてたり

NW処理の場所
User
Kernel
Network
Device Driver
Network Sub-Systems
Socket/BPF
NIC
Application Application
PMD
DPDK
Checksu
m Offload
Segmentaio
n Offload
***
Offload
Device Driver
Network
Sub-Systems
任意のAPI
Application
NIC
CPU
NIC
ここ

BPFの説明
TCPのパケットをフィルタリングするプログラム

これでは理解できない
わかりやすく説明すると

これ(プログラム)に食わせれば...

础肠肠别辫迟されたり...

搁别蹿耻蝉别されて破弃されるパケットフィルタ

なにをしなければいけないか
? ISAの仕様決める
? dissas作る
? エミュレータ作る
? FPGAでCPUを実装する
? NICの近くで動かす

なにをしたか
? [done] SAの仕様決める
? [done] dissas作る
? [done] エミュレータ作る
? FPGAでCPUを実装する
? NICの近くで動かす
CPUのエミュレータを実装して、動くところまでやった
https://github.com/slankdev/bpf

まとめ
第二回があれば完成させておきます

参考文献
? CPUのエミュレータの作り方
運営の内田さん著　→
https://book.mynavi.jp/ec/
products/detail/id=41347
? BPFのasmの仕様について詳しい
http://jakou.byethost6.com/
pktcap.html?i=1
? The BSD PacketFilter: A New
ArchitectureforUser-levelPacketCapture
http://www.vodun.org/papers/net-papers/van_
jacobson_the_bpf_packet_filter.pdf

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