网络编程-Python网络编程实现自动化,简化Telnet网络配置工作

网络工程领域不断出现新的协议、技术、交付和运维模式。传统网络面临着云计算、人工智能等新连接需求的挑战。企业也在不断追求业务的敏捷、灵活和弹性。在这些背景下网络编程,网络自动化变得越来越重要。

网络编程-Python网络编程实现自动化,简化Telnet网络配置工作

网络编程与自动化旨在简化工程师网络配置、管理、监控和操作等相关工作,提高工程师部署和运维效率。本课程定位于指导网络工程师初步了解Python编程实现网络自动化

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背景:传统网络运维困境

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传统的网络运维工作需要网络工程师手动登录网络设备,人工查看和执行配置命令,肉眼筛选配置结果。这种严重依赖“人”的工作方式操作流程长,效率低下,而且操作过程不易审计。

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经典运维场景

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在工作中你是否遇到过这样的场景:

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1.设备升级:现网有数千台网络设备,你需要周期性、批量性地对设备进行升级。

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2.配置审计:企业年度需要对设备进行配置审计。例如要求所有设备开启sTelnet功能,以太网交换机配置生成树安全功能。你需要快速地找出不符合要求的设备。

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3.配置变更:因为网络安全要求,需要每三个月修改设备账号和密码。你需要在数千台网络设备上删除原有账号并新建账号。

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网络自动化

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网络自动化,通过工具实现网络自动化地部署、运行和运维,逐步减少对“人”的依赖。这能够很好地解决传统网络运维的问题。

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业界有很多实现网络自动化的开源工具,例如Ansible、SaltStack、Puppet、Chef等。从网络工程能力构建的角度考虑,更推荐工程师具备代码编程能力。

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基于编程实现的网络自动化

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近几年随着网络自动化技术的兴起,以Python为主的编程能力成为了网络工程师的新技能要求。

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Python编写的自动化脚本能够很好的执行重复、耗时、有规则的操作。

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举例:Python实现设备自动化配置

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网络自动化能做什么?最直观的一个网络自动化例子就是自动化配置设备。我们可以把这个过程分为两个步骤:编写配置文件和编写Python代码将配置文件推送到设备上。

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首先用命令行方式写配置脚本,然后通过Telnet/SSH将它传到设备上运行。这种方式对于初学网络编程与自动化的网络工程师来说,比较容易理解。本章节主要介绍这种方式实现网络自动化。

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编程语言

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编程语言(Programming Language),是一种用于编写计算机程序的语言,用于控制计算机的行为。

按照语言在执行之前是否需要编译区分,可以将编程语言分为需要编译的编译型语言(Compiled Language),不需要编译的解释型语言(Interpreted Language) 。

计算技术栈与程序执行过程

高级编程语言 – 编译型语言

编译型语言:编译型语言的程序在执行之前有一个编译过程,把程序编译成为机器语言的文件。运行时不需要重新翻译,直接使用编译的结果。典型的如C/C++/Go语言,都属于编译型语言。

从源码到程序的过程:源码需要由编译器、汇编器翻译成机器指令,再通过链接器链接库函数生成机器语言程序。机器语言必须与CPU的指令集匹配,在运行时通过加载器加载到内存,由CPU执行指令。

高级编程语言 – 解释型语言

解释型语言:解释型语言的程序不需要在运行前编译,在运行程序的时候才逐行翻译。典型的如Java/Python语言,都属于解释型语言。

从源码到程序的过程:解释型语言的源代码由编译器生成字节码,然后再由虚拟机(JVM/PVM)解释执行。虚拟机将不同CPU指令集的差异屏蔽,因此解释型语言的可移植性相对较好。

什么是Python?

Python是一门完全开源的高级编程语言。它的作者是Guido Van Rossum。

Python的优点:

•Python拥有优雅的语法、动态类型具有解释性质。能够让学习者从语法细节的学习中抽离,专注于程序逻辑。

•Python同时支持面向过程和面向对象的编程。

•Python拥有丰富的第三方库。

Python可以调用其他语言所写的代码,又被称为胶水语言。

Python的缺点:

•运行速度慢。Python是解释型语言,不需要编译即可运行。代码在运行时会逐行地翻译成CPU能理解的机器码,这个翻译过程非常耗时。

由于Python具有非常丰富的第三方库,加上Python语言本身的优点,所以Python可以在非常多的领域内使用:人工智能、数据科学、APP、自动化运维脚本等。

Python代码执行过程

Python程序编译运行的过程Python程序编译运行的过程

操作过程:

1、在操作系统上安装Python和运行环境。

2、编写Python源码。

3、编译器运行Python源码,编译生成pyc文件(字节码)。

4、Python虚拟机将字节码转换为机器语言。

5、硬件执行机器语言。

初识Python代码 – 交互式运行

Python有两种运行方式,交互式运行和脚本式运行。

交互式编程不需要创建脚本文件,是通过 Python 解释器的交互模式编写代码。

代码块:

C:\\Users\\Richard>pythonPython 3.7.4 (default, Aug 9 2019, 18:34:13) [MSC v.1915 64 bit (AMD64)] :: Anaconda, Inc. on win32Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.>>> print ("hello world")hello world>>> a = 1>>> b = 2>>> print ( a + b )3>>> 初识Python代码 – 脚本式运行

脚本模式里的代码可以在各种Python编译器或者集成开发环境上运行。例如Python自带的IDLE、Atom、Visual Studio、Pycharm和Anaconda等。

Python编码规范

编码规范是使用Python编写代码时应遵守的命名规则、代码缩进、代码和语句分割方式等。良好的编码规范有助于提高代码的可读性,便于代码的维护和修改。

例如分号、圆括号、空行和空格的使用规范建议如下:

Python编码规范 – 标识符命名

Python标识符用于表示常量、变量、函数以及其他对象的名称。

标识符通常由字母、数字和下划线组成,但不能以数字开头。标识符大小写敏感,不允许重名。如果标识符不符合规则,编译器运行代码时会输出SyntaxError语法错误。

备注:

•Python最基本的数据类型有布尔型(True/False)、整数、浮点型、字符串型。Python里的所有数据(布尔值、整数、浮点、字符串,甚至大型数据结构、函数以及程序)都是以对象(object)的形式存在的。这使得Python语言有很强的统一性。

•运行结果分别为10,20,Richard,2,SyntaxError(语法错误)。

•本文不对Python语法做针对介绍,更多Python语法请参考HCIP课程。

Python编码规范 – 代码缩进

在Python程序中,代码缩进代表代码块的作用域。如果一个代码块包含两个或更多的语句,则这些语句必须具有相同的缩进量。对于Python而言代码缩进是一种语法规则,它使用代码缩进和冒号来区分代码之间的层次。

编写代码时候,建议使用4个空格来生成缩进。如果程序代码中使用了错误的缩进,则会在运行中发出IndentationError错误信息。

Python编码规范 – 使用注释

•注释就是在程序中添加解释说明,能够增强程序的可读性。在Python程序中,注释分为单行注释和多行注释。

•单行注释以 # 字符开始直到行尾结束。

•多行注释内容可以包含多行,这些内容包含在一对三引号内(’’’…’’’或者”””…”””)。

Python编码规范 – 源码文件结构

一个完整的Python源码文件一般包含几个组成部分:解释器和编码格式声明、文档字符串、模块导入和运行代码。

如果会在程序中调用标准库或其他第三方库的类时,需要先使用import或from… import语句导入相关的模块。导入语句始终在文件的顶部。在模块注释或文档字符串(docstring)之后。

Python的函数与模块

函数(Function)是组织好的、可重复使用的一段代码。它能够提高程序的模块化程度和代码利用率。函数使用关键字 def 定义。

模块(Module)是一个保存好的Python文件。模块可以由函数或者类组成。模块和常规Python程序之间的唯一区别是用途不同:模块用于被其他程序调用。因此,模块通常没有main函数。

Python的类与方法

类(Class)是用来描述具有一类相同的属性和方法的集合。类的定义使用关键字 class。

被实例化的类的”函数”被称作方法(Method)。类定义方法时候必须携带 self 关键字,它表示类的实例本身。

telnetlib介绍

telnetlib是Python标准库中的模块。它提供了实现Telnet功能的类telnetlib.Telnet。

这里通过调用telnetlib.Telnet类里的不同方法实现不同功能。

案例:使用telnetlib登陆设备

案例描述:

现有一台网络设备作为Telnet服务器,需要实现使用Python telnetlib作为Telnet客户端登录此设备。

实现过程分为四个步骤:

1、配置设备Telnet服务。

2、手动验证和查看Telnet登录步骤,作为代码实现的参考。

3、编写和运行Python代码。

4、验证结果。

案例:使用telnetlib登陆设备

配置设备接口地址:

[Huawei] interface GE 1/0/0[Huawei -GE1/0/0] ip add 192.168.10.10 24[Huawei -GE1/0/0] quit 配置设备Telnet服务:

[Huawei] user-interface vty 0 4[Huawei-ui-vty0-4] authentication-mode password[Huawei-ui-vty0-4] set authentication password simple Huawei@123[Huawei-ui-vty0-4] protocol inbound telnet[Huawei-ui-vty0-4] user privilege level 15[Huawei-ui-vty0-4] quit[Huawei] telnet server enable 案例:使用telnetlib登陆设备

案例:使用telnetlib登陆设备

案例:运行结果对比

手动Telnet登录结果:

C:\\Users\\Richard>telnet 192.168.10.10Login authentication Password: Info: The max number of VTY users is 5, and the number of current VTY users on line is 1. The current login time is 2020-01-15 21:12:57. <Huawei>Python代码运行结果:

#编译器运行Python代码Info: The max number of VTY users is 5, and the number of current VTY users on line is 1. The current login time is 2020-01-15 22:12:57.<Huawei>总结:

网络自动化是通过工具实现网络自动化的部署、运行和运维,逐步减少对“人”的依赖。可以通过编程语言或者工具实现。

Python是一门完全开源的高级编程语言,语法简单,容易学习。拥有丰富的标准库和第三方库,适用于网络工程领域。

Python的telnetlib模块提供了实现Telnet功能的类telnetlib.Telnet。可以让您初窥网络编程与自动化世界!华为更多开放可编程内容请参考HCIP-Datacom!

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作者: 小易

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