传统互联网采用尽力而为的方式转发数据包,难以满足较高服务质量需求的应用。为此,IETF工作组提出了确定性网络的概念,服务保护作为确定性网络的关键技术之一为可靠通信的定制化带来了可能性。然而,确定性网络发展处于初期阶段,具体实施方案仍需进一步分析研究。因此,采用何种网络架构以及如何实现服务保护功能成为了学术界研究的关键问题。针对上述问题,本文着眼于网络通信过程中的可靠性研究,依托SDN网络架构、确定性网络技术和数据帧复制-删除技术,分析服务保护需求,设计并实现了基于P4的网络服务可靠保护机制。具体工作如下:首先,在分析应用可靠性需求的基础上,本文提出了服务保护机制总体设计方案,将整体结构划分为控制平面和数据平面,设计了差异化服务模块、路径计算模块以及服务保护模块。提出了差异化服务方案,满足了数据包转发的需求;提出了基于全局拓扑信息的路径选取算法,确定了数据包转发的路径;提出了服务保护策略,解决了如何可靠交付数据包的问题。其次,结合上述三个模块设计,实现了基于业务流量分类的差异化服务决策方案;利用多模块协同合作实现了数据包转发路径的选取算法;采用分段路由技术实现了显式路径转发;添加服务保护策略首部实现了数据包可靠交付功能;定义并实现了P4交换机中不同数据包首部的解析流程。最后,在虚拟网络环境中搭建实验拓扑进行测试。在功能测试中,通过模拟服务保护机制的应用情景,测试了整体机制下不同服务的差异性;测试了整体机制下路径选取算法理论的正确性和路由下发的一致性;测试了不同节点交换机对数据包的处理功能。功能测试结果均符合预期。在性能测试中,将本文提出的网络服务可靠保护机制和单一路径转发机制进行对比,体现了整体机制在服务保护上的有效性。