在網路世界中，裝置升級猶如心臟手術，必須謹慎操作並密切監控。升級後的檢查更是重中之重，它如同術後觀察，能及時發現潛在問題，確保網路的穩定執行。本文將分享我多年來在網路自動化領域積累的經驗，並以 Python 和 Netmiko 為例，展示如何開發一個自動化的升級後檢查流程。
升級後檢查的重要性
網路裝置升級如同走鋼索，風險與收益並存。即使 meticulous 的規劃和測試，仍可能出現意料之外的狀況。升級後檢查如同安全網，能及時捕捉這些問題，避免它們演變成嚴重的故障。以下列舉一些關鍵檢查點：
- 核心服務驗證： 確保網路的命脈（例如路由、交換、防火牆）正常運作。
- 組態變更稽核： 檢查升級過程是否引入了非預期的組態變更，如同手術後的疤痕，必須仔細檢查。
- 效能指標監控： 評估升級後的網路效能是否達標，如同觀察病人的心跳和血壓。
- 安全設定檢驗： 確認升級後的安全性設定沒有漏洞，如同檢查手術後的傷口是否感染。
Python 自動化檢查實戰
我個人偏好使用 Python 的 Netmiko 函式庫，它如同手術刀般精準與靈活，能有效控制網路裝置。以下程式碼片段示範如何監控 SSH 連線，並在裝置重新上線後執行檢查：
import socket
import time
from netmiko import ConnectHandler
devices = [
{'device_type': 'cisco_ios', 'host': '192.168.1.1', 'username': 'admin', 'password': 'password'},
{'device_type': 'cisco_ios', 'host': '192.168.1.2', 'username': 'admin', 'password': 'password'},
]
def check_ssh(ip, port=22, retries=120, delay=10):
"""檢查 SSH 連線狀態，如同等待病人甦醒。"""
for _ in range(retries):
with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as s:
s.settimeout(3)
try:
s.connect((ip, port))
return True # SSH 連線成功，病人醒了
except (socket.timeout, ConnectionRefusedError):
print(f"{ip} SSH 連線失敗，等待 {delay} 秒後重試...")
time.sleep(delay)
return False # SSH 連線失敗，病人沒醒
def post_upgrade_check(device):
"""執行升級後檢查，如同術後觀察。"""
ip = device['host']
if check_ssh(ip):
print(f"{ip} SSH 連線成功，開始執行檢查...")
try:
with ConnectHandler(**device) as conn:
# 執行 show 命令收集資訊，如同檢查病人的各項指標
version = conn.send_command("show version")
running_config = conn.send_command("show running-config")
# ... 其他 show 命令
# 將收集到的資訊儲存或比對，如同記錄病人的病情
# ...
except Exception as e:
print(f"{ip} 發生錯誤：{e}")
else:
print(f"{ip} SSH 連線失敗，無法執行檢查。")
for device in devices:
post_upgrade_check(device)
check_ssh 函式如同心跳監測器，持續檢查 SSH 連線狀態。post_upgrade_check 函式則如同術後護理流程，在裝置上線後執行一系列檢查，收集關鍵資訊並進行分析。
組態差異比對
利用 difflib 模組，我們可以比較升級前後的組態差異，如同比對手術前後的 X 光片。
import difflib
def compare_configs(pre_config, post_config):
"""比較組態差異，找出潛在問題。"""
diff = difflib.ndiff(pre_config.splitlines(), post_config.splitlines())
for line in diff:
if line.startswith("+ ") or line.startswith("- "):
print(line)
# ... 在 post_upgrade_check 函式中呼叫 compare_configs 函式
compare_configs 函式使用 difflib.ndiff 比對兩個組態檔案，並輸出差異部分。
升級後檢查流程
graph LR
A[升級裝置] --> B{SSH 連線檢查};
B -- 成功 --> C[執行 Show 命令];
B -- 失敗 --> D[告警];
C --> E[組態比對];
E --> F[生成報告];
圖表説明：此流程圖清晰地展現了升級後檢查的步驟，從 SSH 連線檢查到最終的報告生成。
graph LR
A[Python] --> B(Netmiko);
B --> C[Cisco IOS];
B --> D[Juniper JunOS];
B --> E[Other Devices];
圖表説明：此圖表展示了 Netmiko 支援的多種網路裝置型別，體現了其靈活性。
透過以上技術和方法，我們可以構建一個高效的自動化升級後檢查系統，降低風險，提升效率，並確保網路的穩定執行。這是我多年經驗的結晶，希望能對各位讀者有所啟發。
```python
import re
import getpass
import time
import pandas as pd
import netmiko
import difflib
import os
def get_credentials():
"""取得使用者憑證"""
p1 = r"^[a-zA-Z0-9]{4,30}$" # 使用者ID的正規表示式
p2 = r"^[a-zA-Z].{7,49}$" # 密碼的正規表示式
while True:
user_id = input("請輸入使用者ID：")
if re.match(p1, user_id):
break
else:
print("使用者ID格式錯誤，請重新輸入。")
while True:
password = getpass.getpass("請輸入密碼：")
if re.match(p2, password):
secret = get_secret(p2)
if password == secret:
break
else:
print("密碼與確認密碼不符，請重新輸入。")
else:
print("密碼格式錯誤，請重新輸入。")
enable_secret = getpass.getpass("請輸入啟用密碼：")
return user_id, password, enable_secret
def get_secret(p2):
"""取得確認密碼"""
while True:
secret = getpass.getpass("請再次輸入密碼進行確認：")
if re.match(p2, secret):
return secret
else:
print("確認密碼格式錯誤，請重新輸入。")
def upgrade_ios(device, new_ios_image):
"""升級 IOS"""
try:
with netmiko.ConnectHandler(**device) as conn:
conn.enable()
# 檢查目前 IOS 版本
current_ios = conn.send_command("show version | i Version")
print(f"目前 IOS 版本：{current_ios}")
# 檢查新 IOS 映像檔是否存在
conn.send_command(f"copy flash: {new_ios_image}")
output = conn.send_command(f"verify /md5 flash:{new_ios_image}")
print(output)
# 設定開機設定
conn.send_config_set([f"boot system flash:{new_ios_image}"])
# 儲存設定
conn.send_command("write memory")
print(f"{device['ip']} 的 IOS 已設定為 {new_ios_image}")
# 確認是否重新啟動
while True:
reload_confirm = input(f"是否重新啟動 {device['ip']} (y/n)? ")
if reload_confirm.lower() == 'y':
conn.send_command_timing("reload", delay_factor=2)
print(f"已重新啟動 {device['ip']}")
break
elif reload_confirm.lower() == 'n':
print(f"未重新啟動 {device['ip']}")
break
else:
print("無效的輸入。請輸入 y 或 n。")
except netmiko.ssh_exception.NetMikoTimeoutException:
print(f"無法連線到 {device['ip']}")
except Exception as e:
print(f"發生錯誤：{e}")
def compare_route(device):
"""比較升級前後的路由表"""
try:
with netmiko.ConnectHandler(**device) as conn:
conn.enable()
pre_route = conn.send_command("show ip route")
# 模擬升級後的路由表 (實際應用中需要在升級後取得)
post_route = pre_route # 此處僅為示範，實際應用中需要修改
diff = difflib.HtmlDiff().make_file(pre_route.splitlines(), post_route.splitlines())
filename = f"{device['ip']}_route_diff.html"
filepath = os.path.join("route_diff_reports", filename) # 使用 os.path.join 建立檔案路徑
os.makedirs("route_diff_reports", exist_ok=True) # 建立目錄，若目錄已存在則不報錯
with open(filepath, "w") as f:
f.write(diff)
print(f"差異報告已儲存至 {filepath}")
except netmiko.ssh_exception.NetMikoTimeoutException:
print(f"無法連線到 {device['ip']}")
except Exception as e:
print(f"發生錯誤：{e}")
if __name__ == "__main__":
user_id, password, enable_secret = get_credentials()
devices_info = pd.read_csv("devices_info.csv")
new_ios_image = "c8000v-universalk9.17.06.05a.SPA.bin" # 新 IOS 映像檔名
for index, row in devices_info.iterrows():
device = {
'device_type': 'cisco_ios',
'ip': row['IP'],
'username': user_id,
'password': password,
'secret': enable_secret, # 使用者提供的啟用密碼
}
upgrade_ios(device, new_ios_image)
time.sleep(300) # 等待5分鐘
compare_route(device)
此程式碼整合了多個功能，包含取得使用者憑證、升級 IOS 和比較路由表差異。
get_credentials(): 取得使用者ID、密碼和啟用密碼，並進行輸入驗證。get_secret(): 確認使用者輸入的密碼。upgrade_ios(): 升級指定裝置的 IOS 版本，包含檢查版本、複製映像檔、設定開機設定、儲存設定和重新啟動裝置等步驟。 新增了錯誤處理機制，可以捕捉連線逾時和其它異常。compare_route(): 比較升級前後的路由表，並生成 HTML 格式的差異報告。 使用os.path.join和os.makedirs確保報告儲存到指定目錄，即使目錄不存在也能自動建立。- 主程式碼塊: 讀取 CSV 檔案中的裝置資訊，並依次對每個裝置執行升級和路由表比較操作。 程式碼中加入了等待時間
time.sleep(300)，讓裝置有足夠時間重新啟動。
改進説明：
- 安全性提升: 加入了啟用密碼的取得和使用，提升了安全性。
- 錯誤處理: 完善了錯誤處理機制，可以處理連線逾時等異常情況。
- 檔案路徑處理: 使用
os.path.join構建檔案路徑，避免了硬編碼路徑，提高了程式碼的可移植性。 - 目錄自動建立: 使用
os.makedirs(exist_ok=True)自動建立儲存報告的目錄，避免了手動建立目錄的麻煩。 - 程式碼結構: 程式碼結構更加清晰，函式功能更加單一，提高了程式碼的可讀性和可維護性。
圖表: 由於程式碼邏輯已在內容解密中詳細説明，因此省略了 圖表。
title: “Cisco IOS XE 自動化升級方案” date: 2025-06-16T18:00:00+08:00 author: “玄貓（BlackCat）” categories: [“網路自動化”, “Python”, “Cisco”] tags: [“IOS XE”, “升級”, “自動化”, “Netmiko”, “Pandas”] draft: false math: true summary: “本文分享如何使用 Python 和 Netmiko 開發一個完整的 Cisco IOS XE 自動化升級方案，涵蓋憑證取得、IOS 升級、路由表比較和 HTML 報告生成等功能，有效提高升級效率和降低風險。”
在瞬息萬變的網路世界中，保持網路裝置的韌性至關重要。我，玄貓，將多年來在網路自動化領域的實戰經驗濃縮於此，分享如何使用 Python 建立一個穩固的網路裝置升級流程。這個流程將涵蓋連線測試、MD5 校驗、儲存空間檢查等關鍵環節，確保升級過程萬無一失。
```python
import getpass
import re
import time
import pandas as pd
import netmiko
# 全域變數宣告
uid = None
pwd = None
secret = None
device_list = []
device_list_netmiko = []
def get_secret(p2):
"""
此函式用於取得第二組密碼，並確認其格式有效與與確認密碼相符。
提供使用者選擇是否使用與登入密碼相同的密碼。
"""
global secret
resp = input("密碼與登入密碼相同嗎? (y/n) : ")
resp = resp.lower()
if resp in ("yes", "y"):
secret = pwd
elif resp in ("no", "n"):
secret = None
while not secret:
secret = getpass.getpass("請輸入密碼 : ")
while not p2.match(secret):
print("使用者ID：至少 4 個字母，以字母開頭")
secret = getpass.getpass("*請輸入密碼 : ")
secret_verify = getpass.getpass("確認密碼 : ")
if secret != secret_verify:
print("密碼不符! 請重試。")
secret = None
def get_credentials():
"""
此函式用於取得使用者的網路管理員 ID、密碼和另一組密碼，並使用正規表示式驗證其格式，同時提示使用者確認密碼。
"""
p1 = re.compile(r'^[a-zA-Z][a-zA-Z0-9_-]{2,28}[a-zA-Z0-9]$')
p2 = re.compile(r'^[a-zA-Z][a-zA-Z0-9!@#$%^&*()_+=\-[\]{};:\'",.<>?]{7,49}')
global uid, pwd
uid = input("請輸入網路管理員 ID : ")
while not p1.match(uid):
print("使用者ID：至少 4 個字母，以字母開頭")
uid = input("*請輸入網路管理員 ID : ")
pwd = None
while not pwd:
pwd = getpass.getpass("請輸入網路管理員密碼 : ")
while not p2.match(pwd):
print("密碼：至少 7 個字元，以字母開頭。")
pwd = getpass.getpass("*請輸入網路管理員密碼 : ")
pwd_verify = getpass.getpass("確認網路管理員密碼 : ")
if pwd != pwd_verify:
print("密碼不符! 請重試。")
pwd = None
get_secret(p2)
return uid, pwd, secret
def read_info(uid, pwd, secret):
"""
此函式從 devices_info.csv 檔案讀取裝置資訊，並將其轉換為程式可用的列表和字典格式。
它會建立兩個全域變數：device_list 和 device_list_netmiko，分別儲存所有裝置資訊的列表和 Netmiko 連線所需的裝置資訊字典列表。
"""
df = pd.read_csv(r'./devices_info.csv')
global device_list, device_list_netmiko
device_list = []
for index, rows in df.iterrows():
device_append = [rows.devicename, rows.device, rows.devicetype, rows.host, rows.newios, rows.newiosmd5]
device_list.append(device_append)
device_list_netmiko = []
for i, x in enumerate(device_list, 1):
if x: # 檢查裝置資訊是否為空
name = f'device{str(i)}'
devicetype, host = x[2], x[3]
device = {
'device_type': devicetype,
'host': host,
'username': uid,
'password': pwd,
'secret': secret,
}
device_list_netmiko.append(device)
t1 = time.mktime(time.localtime())
uid, pwd, secret = get_credentials()
read_info(uid, pwd, secret)
tt = time.mktime(time.localtime()) - t1
print("總執行時間 : {0} 秒".format(tt))
程式碼解析：
我將程式碼拆解成數個函式，提升程式碼的可讀性和模組化程度。get_credentials 函式負責取得使用者憑證，並利用正規表示式驗證輸入的有效性，確保資料的正確性。read_info 函式則讀取裝置資訊，並將其轉換成 Netmiko 可用的格式，為後續的裝置連線做準備。
graph LR
B[B]
C[C]
D[D]
E[E]
A[開始] --> B{取得使用者憑證};
B --> C{驗證憑證};
C -- 有效 --> D{讀取裝置資訊};
C -- 無效 --> B;
D --> E{轉換資料格式};
E --> F[結束];
圖表説明： 此流程圖展示了程式碼的主要執行流程，從取得使用者憑證到讀取並轉換裝置資訊。
graph LR
D[D]
G[G]
subgraph "get_credentials 函式"
A[輸入使用者 ID] --> B{驗證 ID 格式};
B -- 有效 --> C[輸入密碼];
B -- 無效 --> A;
C --> D{驗證密碼格式};
D -- 有效 --> E[確認密碼];
D -- 無效 --> C;
E -- 比對 --> F[取得第二組密碼];
E -- 不比對 --> C;
F --> G{驗證第二組密碼};
G -- 有效 --> H[傳回憑證];
G -- 無效 --> F;
end
圖表説明： 此流程圖詳細説明瞭 get_credentials 函式的內部邏輯，包含使用者 ID 和密碼的驗證過程，以及第二組密碼的處理方式。
我的思考：
在設計這個流程時，我特別注重安全性，因此使用 getpass 模組來安全地取得密碼，避免密碼洩露。此外，我也考慮到程式碼的彈性和擴充套件性，採用模組化設計，方便日後新增功能，例如加入連線測試、裝置升級等功能。
我認為，未來的網路自動化將更加智慧化和個人化。我希望可以將機器學習技術融入到網路管理中，讓網路裝置可以根據自身的狀態和環境自動調整組態，實作真正的自主化管理。
我的建議：
建議各位讀者在實作時，根據自己的網路環境調整程式碼和引數，例如修改 devices_info.csv 檔案中的裝置資訊。同時，也建議定期測試和更新程式碼，以確保其穩定性和安全性。
