網路自動化檔案傳輸與繪圖技術

網路自動化指令碼需要具備檔案傳輸、資料視覺化等功能以提升管理效率。本文以 Python 搭配 Netmiko 和 matplotlib 模組示範如何收集網路裝置資訊、繪製圖表、進行軟體升級及告警處理。首先，透過 Netmiko 連線至 Cisco 路由器，收集特定介面頻寬資料，並利用 matplotlib 繪製成圖表，方便觀察網路流量變化。接著，示範如何使用 Netmiko 將檔案傳輸至 Cisco 裝置，執行軟體升級流程，包含上傳檔案、驗證檔案完整性、設定啟動檔案及重新啟動裝置等步驟。最後，介紹如何從 Juniper 裝置收集告警資訊，利用正規表示式解析告警訊息，統計不同嚴重程度的告警數量，並將所有資訊匯出至 Excel 報表，實作告警資訊的集中管理與分析。

網路自動化中的檔案傳輸與繪圖功能

在前面的章節中，我們學習瞭如何使用不同的Python模組來進行網路自動化任務。本章節將重點介紹檔案傳輸和繪圖功能，特別是如何使用ftplib、ftpretty、paramiko、netmiko和nornir等模組來傳輸檔案，以及如何使用matplotlib模組來繪製從網路裝置收集的資料。

使用Netmiko收集和繪製路由器的介面頻寬值

以下是一個例子，展示如何使用Netmiko連線到Cisco路由器，並收集其GigabitEthernet0/1介面的輸入和輸出頻寬值，然後使用matplotlib繪製這些值。

程式碼範例

from matplotlib import pyplot as plt
import re
from netmiko import Netmiko
from time import sleep
from datetime import datetime

# 設定裝置資訊
host = {"host": "10.10.10.1", "username": "admin", "password": "cisco", "device_type": "cisco_ios", "global_delay_factor": 0.1}
count = 5  # 收集資料的次數
delay = 3  # 每次收集之間的延遲（秒）
interface = "GigabitEthernet0/1"  # 要監控的介面
command = f"show interfaces {interface}"  # 要執行的命令

inbound_rate = []  # 輸入頻寬值列表
outbound_rate = []  # 輸出頻寬值列表
time_list = []  # 時間戳列表

# 連線到裝置
net_connect = Netmiko(**host)

for i in range(1, count):
    output = net_connect.send_command(command)
    time = datetime.now().strftime("%H:%M:%S")
    time_list.append(time)
    
    # 使用正規表示式提取輸入和輸出頻寬值
    input_level = re.findall("5 minute input rate (\d+)", output)
    output_level = re.findall("5 minute output rate (\d+)", output)
    
    inbound_rate.append(int(input_level[0]))
    outbound_rate.append(int(output_level[0]))
    
    sleep(delay)
    
    print("Input Level: ", input_level[0])
    print("Output Level: ", output_level[0])

# 繪製輸入和輸出頻寬值
plt.plot(time_list, inbound_rate, color="blue", label="Inbound")
plt.plot(time_list, outbound_rate, color="red", label="Outbound")
plt.xlabel("Time")
plt.ylabel("Interface Levels in MBs")
plt.title(f"Interface Rate of {host['host']} - {interface}")
plt.show()

內容解密：

設定裝置資訊：首先，我們設定了要連線的裝置的資訊，包括主機IP、使用者名稱、密碼、裝置型別等。
初始化變數：我們初始化了幾個列表來儲存輸入頻寬值、輸出頻寬值和時間戳。
連線到裝置：使用Netmiko的Netmiko類別連線到Cisco路由器。
收集資料：在迴圈中，我們傳送命令到裝置，提取輸入和輸出頻寬值，並將它們儲存在相應的列表中。
繪製資料：最後，我們使用matplotlib的plot函式繪製輸入和輸出頻寬值。

重點回顧

使用ftplib、ftpretty、paramiko、netmiko和nornir等模組進行檔案傳輸。
使用matplotlib模組繪製從網路裝置收集的資料。

練習題

使用paramiko模組下載三台裝置的組態檔案，並使用concurrent模組實作平行下載。
從一台裝置收集所有警示，統計Minor、Major、Critical警示的數量，並使用matplotlib繪製柱狀圖。

第7章：維護和故障排除網路問題

本章將重點介紹如何使用Python腳原本維護和故障排除網路問題，包括升級網路裝置、收集警示、使用SNMP通訊、傳送電子郵件通知以及進行網路連通性測試。

升級網路裝置

升級網路裝置通常涉及三個步驟：上傳新的軟體檔案、設定啟動檔案以及重新啟動裝置。以下是一個例子，展示如何使用Netmiko升級Cisco裝置。

程式碼範例

from netmiko import Netmiko, file_transfer
from re import findall
import os

# 設定裝置資訊
device = {"host": "10.10.10.1", "username": "admin", "password": "cisco", "device_type": "cisco_ios", "global_delay_factor": 0.1}
filename = "universalk9.17.08.01.bin"  # 新的軟體檔案名稱
set_software = [f"boot system {filename}", "config-register 0x2102"]  # 設定啟動檔案的命令
local_filesize = os.path.getsize(filename)  # 本地軟體檔案的大小

# 連線到裝置並傳輸軟體檔案
net_connect = Netmiko(**device)

內容解密：

設定裝置資訊：首先，我們設定了要連線的裝置的資訊。
設定軟體檔案資訊：我們指定了新的軟體檔案名稱、設定啟動檔案的命令以及本地軟體檔案的大小。
連線到裝置：使用Netmiko連線到Cisco裝置。

本章節將繼續介紹如何完成升級過程，包括設定啟動檔案和重新啟動裝置。

網路裝置軟體升級與告警收集實務

在網路管理中，軟體升級和告警收集是兩項重要的任務。本文將透過 Netmiko 工具展示如何實作這些功能。

使用 Netmiko 升級網路裝置軟體

步驟解析

連線設定：首先，我們需要設定裝置的連線資訊，包括主機 IP、使用者名稱、密碼和裝置型別。
檔案傳輸：使用 file_transfer 函式將新的軟體檔案上傳到裝置。
驗證檔案：執行 dir 命令來確認新軟體檔案的大小是否與本地檔案一致。
設定啟動檔案：使用 send_config_set 方法設定裝置的啟動檔案。
儲存設定：執行 wr 命令儲存設定變更。
重新載入裝置：如果所有條件滿足（檔案大小一致且啟動設定正確），則執行 reload 命令重新載入裝置。

程式碼範例

from netmiko import Netmiko, file_transfer
from re import findall
import os

# 裝置連線資訊
device = {
    "host": "10.10.10.1",
    "username": "admin",
    "password": "cisco",
    "device_type": "cisco_ios",
    "global_delay_factor": 0.1
}

filename = "universalk9.17.08.01.bin"
set_software = [f"boot system {filename}", "config-register 0x2102"]
local_filesize = os.path.getsize(filename)

# 建立連線並傳輸檔案
net_connect = Netmiko(**device)
file_transfer(net_connect, source_file=filename, dest_file=filename, direction="put")

# 驗證檔案大小
output = net_connect.send_command(f"dir | include {filename}")
remote_filesize = findall("\d+", output)

# 設定啟動檔案並儲存設定
net_connect.send_config_set(set_software)
output = net_connect.send_command(f"show run | include {filename}")
boot_set = findall(set_software[0], output)
net_connect.send_command(f"wr")

# 檢查條件並重新載入裝置
if str(local_filesize) == remote_filesize[1] and set_software[0] == boot_set[0]:
    print("File is uploaded and set to boot successfully")
    net_connect.send_command("reload", expect_string="Proceed with reload")
    net_connect.send_command_timing("\n", delay_factor=1)
else:
    print("File upload or setting software as boot is failed")
    net_connect.disconnect()

內容解密：

file_transfer 函式用於將本地檔案傳輸到遠端裝置。
send_command 方法用於向裝置傳送命令並接收輸出。
findall 函式用於從命令輸出中擷取特定的資訊，如檔案大小。
send_config_set 方法用於向裝置傳送組態命令。
條件檢查確保檔案傳輸和啟動設定正確無誤後才重新載入裝置。

蒐集 Juniper 裝置告警資訊

步驟解析

匯入必要模組：匯入 Netmiko、re 和 pandas 模組。
定義裝置清單：列出需要收集告警資訊的 Juniper 裝置 IP。
迴圈連線裝置：使用迴圈逐一連線到每個裝置，執行 show system alarms 命令。
解析告警資訊：使用 findall 函式從輸出中提取告警的相關資訊，如時間、嚴重性和描述。
儲存告警資訊：將提取的資訊儲存到列表中，並計算不同嚴重性告警的總數。

程式碼範例

from netmiko import Netmiko
from re import findall
from pandas import DataFrame

# 定義裝置清單
host = ["10.10.20.1", "10.10.20.2", "10.10.20.3"]
time_list, severity_list, description_list, ip_list = ([] for x in range(4))
total_minor = total_major = total_critical = 0

# 迴圈連線裝置並收集告警資訊
for ip in host:
    device = {"host": ip, "username": "admin", "password": "juniper", "device_type": "juniper", "global_delay_factor": 0.1}
    net_connect = Netmiko(**device)
    output = net_connect.send_command("show system alarms")
    
    # 解析告警資訊並儲存
    alarm_count = findall("(\d+) alarms currently active", output)
    alarms = output.split("\n")
    del alarms[0:4]
    total_alarms += len(alarms)
    minor_alarms = findall("Minor", output)
    major_alarms = findall("Major", output)
    critical_alarms = findall("Critical", output)
    total_minor += len(minor_alarms)
    total_major += len(major_alarms)
    total_critical += len(critical_alarms)

內容解密：

使用 Netmiko 連線到 Juniper 裝置並執行 show system alarms 命令。
findall 函式用於從命令輸出中提取告警的相關資訊。
將提取的資訊儲存到列表中，以便後續處理或儲存到 Excel 檔案中。

蒐集Juniper裝置告警資訊並匯總至Excel報表

在網路維運過程中，定期檢查裝置告警資訊是確保網路穩定執行的關鍵步驟。本文將介紹如何使用Python指令碼自動從多台Juniper裝置收集告警資訊，並將結果匯總到Excel報表中，以便於進一步的分析和存檔。

實作步驟

建立裝置連線：使用Netmiko函式庫建立與Juniper裝置的SSH連線。
執行告警查詢命令：透過Netmiko傳送show system alarms命令到裝置，並接收輸出結果。
解析告警資訊：使用正規表示式（Regular Expression）解析輸出結果，提取告警的時間、嚴重程度和描述等資訊。
匯總告警資料：將各裝置的告警資訊匯總到列表中，以便後續處理。
建立Excel報表：利用pandas函式庫的DataFrame和ExcelWriter功能，將告警資料寫入Excel檔案中的不同工作表。

程式碼範例

from netmiko import Netmiko
from re import findall, split
import pandas

# 定義裝置列表
host = ["10.10.20.1", "10.10.20.2", "10.10.20.3"]

# 初始化列表用於儲存告警資訊
time_list, severity_list, description_list, ip_list = ([] for _ in range(4))

# 初始化計數器
total_minor = total_major = total_critical = total_alarms = 0

for ip in host:
    # 建立裝置連線設定
    device = {
        "host": ip,
        "username": "admin",
        "password": "juniper",
        "device_type": "juniper",
        "global_delay_factor": 0.1
    }
    
    # 連線裝置並執行命令
    net_connect = Netmiko(**device)
    output = net_connect.send_command("show system alarms")
    
    # 解析告警數量
    alarm_count = findall("(\d+) alarms currently active", output)
    alarms = split("\n", output)
    del alarms[0:4]  # 移除輸出結果中的標題行
    
    # 更新告警計數器
    total_alarms += len(alarms)
    minor_alarms = findall("Minor", output)
    major_alarms = findall("Major", output)
    critical_alarms = findall("Critical", output)
    total_minor += len(minor_alarms)
    total_major += len(major_alarms)
    total_critical += len(critical_alarms)
    
    # 解析每條告警資訊
    for alarm_item in alarms:
        time = findall("\d+-\d+-\d+ \d+:\d+:\d+ UTC", alarm_item)
        severity = findall("Minor|Major|Critical", alarm_item)
        description = findall("\d+-\d+-\d+ \d+:\d+:\d+ UTC\s+\w+\s+(.*)", alarm_item)
        
        # 將解析結果加入列表
        ip_list.append(ip)
        time_list.append(time[0])
        severity_list.append(severity[0])
        description_list.append(description[0])

# 建立Excel報表
with pandas.ExcelWriter('Alarm List.xlsx') as writer:
    df1 = pandas.DataFrame({
        "Alarm Count": [total_alarms],
        "Minor": [total_minor],
        "Major": [total_major],
        "Critical": [total_critical]
    })
    df2 = pandas.DataFrame({
        "Device IP": ip_list,
        "Time": time_list,
        "Severity": severity_list,
        "Description": description_list
    })
    
    # 將DataFrame寫入Excel檔案的不同工作表
    df1.to_excel(writer, sheet_name="Summary", index=False)
    df2.to_excel(writer, sheet_name="Alarms", index=False)

#### 內容解密：
1. **程式碼解說**：此指令碼首先透過Netmiko函式庫連線到指定的Juniper裝置，執行`show system alarms`命令，並解析輸出結果以提取告警的詳細資訊。
2. **正規表示式應用**：使用正規表示式來匹配和提取告警時間、嚴重程度和描述等資訊。
3. **資料匯總與報表生成**：將各裝置的告警資訊匯總後，利用pandas函式庫生成包含Summary和Alarms兩個工作表的Excel報表。

### 結果展示

執行指令碼後，會在同一目錄下生成名為`Alarm List.xlsx`的Excel檔案。其中，Summary工作表展示了告警總數、不同嚴重程度的告警數量；Alarms工作表則詳細列出了每條告警的時間、嚴重程度、描述以及對應的裝置IP。

### 技術要點

- 使用Netmiko進行SSH連線和命令執行。
- 利用正規表示式進行文字解析。
- 運用pandas進行資料處理和Excel報表生成。

此指令碼有效地自動化了Juniper裝置告警資訊的收集和匯總工作，提高了網路維運的效率。對於其他廠牌的網路裝置，只需調整命令和正規表示式，即可實作類別似的功能。

玄貓 BlackCat

技術愛好者，專注於分享程式開發、雲端技術與 AI 應用的心得體會。