SNMPv3 介面狀態查詢與 Ansible/pyATS 實戰

我將帶領大家深入探索網路自動化的世界，首先從 SNMPv3 介面狀態查詢開始，接著分享我在 Ansible 和 pyATS 應用上的實戰經驗，並探討 Python 虛擬環境的重要性。

SNMPv3 介面狀態查詢：精準掌握網路裝置脈搏

利用 SNMPv3 監控網路裝置的介面狀態，能快速有效地發現網路連線問題。以下程式碼片段示範如何使用 Python 的 pysnmp 函式庫查詢特定介面的運作狀態：

from pysnmp.hlapi import *

usm_user_data = UsmUserData(
    'SNMPUser1',
    authKey='AUTHPass1',
    privKey='PRIVPass1',
    authProtocol=usmHMACSHAAuthProtocol,
    privProtocol=usmAesCfb128Protocol
)

result = getCmd(
    SnmpEngine(),
    usm_user_data,
    UdpTransportTarget(('192.168.127.3', 161)),
    ContextData(),
    ObjectType(ObjectIdentity('1.3.6.1.2.1.2.2.1.7.1'))
)

errorIndication, errorStatus, errorIndex, varBinds = next(result)

if errorIndication:
    print(errorIndication)
elif errorStatus:
    print('%s at %s' % (errorStatus.prettyPrint(),
                        errorIndex and varBinds[int(errorIndex) - 1][0] or '?'))
else:
    for varBind in varBinds:
        print(' = '.join([x.prettyPrint() for x in varBind]))

這段程式碼的核心在於 pysnmp 函式庫的 getCmd 函式，它執行 SNMP GET 操作。UsmUserData 定義了 SNMPv3 使用者憑證，包含使用者名稱、驗證和加密金鑰以及相關協定。UdpTransportTarget 指定目標裝置的 IP 位址和埠號。ObjectType 則指定要查詢的 OID，此處為 1.3.6.1.2.1.2.2.1.7.1，代表 GigabitEthernet0/0 的運作狀態。程式碼最後會印出查詢結果，1 代表啟用，2 代表停用。我個人在實務中發現，這個方法能有效監控網路裝置的介面狀態，並及時發現連線問題。

批次查詢介面資訊：全面掌握網路拓撲

除了單個介面查詢，我們還能批次取得多個介面的資訊，例如介面名稱和描述。以下程式碼示範如何使用 bulkCmd 函式實作批次查詢：

from pysnmp.hlapi import *

# ... (其他程式碼與前例相同)

oids = ['1.3.6.1.2.1.2.2.1.2', '1.3.6.1.2.1.31.1.1.1.18']

result = bulkCmd(
    SnmpEngine(),
    usm_user_data,
    UdpTransportTarget(('192.168.127.153', 161)),
    ContextData(),
    0, 20,  # Non-repeaters, Max-repetitions
    * [ObjectType(ObjectIdentity(oid)) for oid in oids]
)


for errorIndication, errorStatus, errorIndex, varBinds in result:
    if errorIndication:
        print(errorIndication)
    elif errorStatus:
        print('%s at %s' % (errorStatus.prettyPrint(),
                            errorIndex and varBinds[int(errorIndex) - 1][0] or '?'))
    else:
        for varBind in varBinds:
            print(' = '.join([x.prettyPrint() for x in varBind]))

這段程式碼的核心是 bulkCmd 函式，它允許一次查詢多個 OID 的值。Non-repeaters 和 Max-repetitions 引數控制了查詢的範圍和數量。此例中，我們查詢了所有介面的名稱 (1.3.6.1.2.1.2.2.1.2) 和描述 (1.3.6.1.2.1.31.1.1.1.18)。批次查詢能有效收集網路裝置資訊，有助於網路監控和管理。

  graph LR
    A[啟動 SNMP 引擎] --> B{建立 USM User Data};
    B --> C[設定目標裝置];
    C --> D{建立 OID 物件};
    D --> E[執行 SNMP 查詢 (getCmd/bulkCmd)];
    E -- 成功 --> F[處理結果];
    E -- 失敗 --> G[處理錯誤];

**圖表説明:**此流程圖展示了使用 Python 執行 SNMPv3 查詢的流程，包含建立 USM User Data、設定目標裝置、建立 OID 物件以及執行和處理查詢結果。

Ansible 與 pyATS：我的自動化利器

Ansible，以其 YAML 的簡潔和無代理的特性，成為我管理網路裝置組態的得力助手。它免除了安裝代理的煩惱，僅透過 SSH 連線就能管理裝置，尤其在資源有限的分享伺服器上，更顯其優勢。

pyATS 則是我進行網路探測和資訊收集的首選工具。雖然 pyATS 並非組態工具，但在網路資訊的收集和分析上，它提供了強大的支援。

  graph LR
    A[Ansible] --> B(YAML);
    B --> C{簡潔易用};
    A --> D(無代理);
    D --> E{安全高效};

    subgraph pyATS
        F(網路探測) --> H{資訊收集};
    end

**圖表説明:**Ansible 的 YAML 和無代理特性使其簡潔易用與安全高效。pyATS 則專注於網路探測和資訊收集。

Python 虛擬環境：我的實驗沙盒

在分享的 Linux 伺服器上，Python 虛擬環境的重要性不言而喻。它提供了一個隔離的測試環境，讓我能自由安裝和測試各種 Python 模組，而不用擔心影響主機的 Python 設定，確保系統穩定性，避免版本衝突。我通常會使用 virtualenv 或 Pipenv 建立虛擬環境，將其視為我的實驗沙盒。

學習之路：我的經驗分享

學習 Ansible 或 Python 的順序，取決於個人的職業目標。我個人是先掌握 Python，再學習 Ansible。Ansible 的易用性讓許多人誤以為可以跳過 Python 的學習，這是一個錯誤的觀念。Python 的基礎對於深入理解和應用 Ansible 至關重要。

我鼓勵大家根據自身情況，選擇適合自己的學習路徑，並持續探索網路自動化的無限可能。

在現今快速變遷的網路環境中，自動化已成為提升效率和降低人為錯誤的關鍵。本文將引領讀者進入 Python 虛擬環境的建置，並示範如何結合 Ansible 和 PyATS 這兩個強大工具，實作網路自動化設定和測試。我將以自身經驗出發，分享實務上的技巧與案例，並深入剖析如何整合 Ansible 的簡潔設定管理和 PyATS 的穩健測試框架，開發更有效率的網路管理流程。

虛擬環境的建置與 Ansible 的基礎應用

首先，我們需要建立一個獨立的 Python 虛擬環境，以避免不同專案之間的套件依賴衝突。我建議使用 venv 模組，它是 Python 3 標準函式庫的一部分，能有效隔離專案相依性。

python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate

以上程式碼首先使用 python3 -m venv .venv 建立一個名為 .venv 的虛擬環境。接著，使用 source .venv/bin/activate 啟動該虛擬環境。如此一來，所有後續安裝的套件都會被隔離在這個環境中，避免影響系統全域的 Python 安裝。

接著，在虛擬環境中安裝 Ansible：

pip install ansible

這個指令會在啟動的虛擬環境中安裝 Ansible。使用 pip install 指令能確保 Ansible 和其相依套件都被正確安裝在虛擬環境中，維持環境的乾淨和獨立性。

整合 PyATS 強化自動化測試

PyATS 是 Cisco 開發的網路自動化測試框架，提供豐富的功能和工具，能有效驗證網路設定的正確性。在虛擬環境中安裝 PyATS：

pip install pyats

此指令會在虛擬環境中安裝 PyATS。PyATS 提供了結構化的測試環境，方便撰寫可重複執行與易於維護的網路測試案例。

Ansible 與 PyATS 協同合作

Ansible 負責設定網路裝置，而 PyATS 則負責驗證設定結果。以下是一個簡單的範例，展示如何結合 Ansible playbook 和 PyATS 測試案例：

# Ansible playbook (configure_router.yaml)
---
- hosts: routers
  gather_facts: false
  tasks:
    - name: Configure interface
      ios_config:
        lines:
          - interface GigabitEthernet0/0
          - description Configured by Ansible

# PyATS test case (test_interface.py)
from pyats.easypy import run

def main():
    testbed = # ... load your testbed file ...
    device = testbed.devices['router1']

    # Connect to the device
    device.connect()

    # Verify interface configuration
    output = device.execute('show interface GigabitEthernet0/0 description')
    assert 'Configured by Ansible' in output

    # Disconnect from the device
    device.disconnect()

if __name__ == '__main__':
    run(testscript=__file__)

Ansible playbook configure_router.yaml 設定路由器的介面描述。PyATS 測試案例 test_interface.py 則連線到路由器，並使用 show interface GigabitEthernet0/0 description 指令驗證 Ansible playbook 是否成功設定。

展現自動化流程

  graph LR
    A[設定 Ansible Playbook] --> B(執行 Ansible Playbook);
    B --> C{設定網路裝置};
    C --> D[執行 PyATS 測試案例];
    D --> E{驗證設定結果};

**圖表説明:**此流程圖展示了 Ansible 和 PyATS 協同工作的流程。首先設定 Ansible Playbook，接著執行 Playbook 設定網路裝置。最後，執行 PyATS 測試案例驗證設定結果。

  graph LR
    A[虛擬環境] --> B(Ansible);
    A --> C(PyATS);
    B --> D{設定網路};
    C --> E{測試網路};
    D & E --> F[網路自動化];

圖表説明: 此圖表説明瞭虛擬環境、Ansible 和 PyATS 之間的關係。虛擬環境提供了獨立的 Python 環境，Ansible 和 PyATS 在其中運作，共同實作網路自動化。

透過結合 Ansible 和 PyATS，我們可以在 Python 虛擬環境中建構一個強大的網路自動化平台。Ansible 負責設定網路裝置，PyATS 負責驗證設定結果，兩者相輔相成，有效提升網路管理效率，並降低人為錯誤的風險。我鼓勵各位讀者深入探索 Ansible 和 PyATS 的更多進階功能，並將其應用於自身的網路環境中。

在現今複雜的網路環境中，有效管理眾多網路裝置成為一大挑戰。Ansible 作為一款強大的自動化工具，提供 Ad-hoc 指令功能，讓網路管理員能快速執行單次任務，大幅提升效率。本文將引領您深入瞭解如何運用 Ansible Ad-hoc 指令管理網路裝置，並分享我的實戰經驗與獨到見解。

首先，建立與每台路由器和交換機的 SSH 連線至關重要。初次連線時，系統會提示您接受 RSA 金鑰指紋。請務必接受，以確保 Python 伺服器能順利連線至各個裝置。以下是一個連線範例：

ssh jdoe@192.168.127.3

系統會顯示 RSA 金鑰指紋，並詢問是否繼續連線。輸入 yes 並按下 Enter 鍵即可接受指紋，接著輸入密碼即可登入裝置。重複此步驟，連線至所有網路裝置。

接著，安裝必要的 Ansible 模組。執行 Ansible Ad-hoc 指令前，需安裝 ansible-pylibssh 模組。在虛擬環境中執行以下指令：

pip3 install ansible-pylibssh

這段程式碼使用了 pip3 指令來安裝 ansible-pylibssh 模組。這個模組提供了 Ansible 與網路裝置互動的功能，讓 Ansible 能夠透過 SSH 連線到網路裝置並執行指令。選擇 pip3 是為了確保使用 Python 3 的環境，以保持與 Ansible 的相容性。

安裝完成後，即可執行 Ad-hoc 指令來取得網路裝置的資訊。以下是一個取得 R2 路由器 Cisco IOS 資訊的範例：

ansible all -i 192.168.127.3, -c network_cli -u jdoe -k -m ios_facts -e ansible_network_os=ios

這段程式碼是一個 Ansible Ad-hoc 指令，用於收集 Cisco IOS 裝置的資訊。ansible all 表示針對所有主機執行指令，-i 192.168.127.3, 指定目標裝置的 IP 位址，-c network_cli 使用 network_cli 連線外掛，-u jdoe 指定遠端使用者名稱，-k 提示輸入 SSH 密碼，-m ios_facts 執行 ios_facts 模組收集 IOS 資訊，-e ansible_network_os=ios 指定網路作業系統為 IOS。這個指令的設計理念是快速取得裝置資訊，方便後續的自動化操作。

指令説明：

ansible all：指定所有主機（在本例中只有一台主機）。
-i 192.168.127.3,：指定目標裝置的 IP 位址。注意 IP 位址後面的逗號不可省略。
-c network_cli：使用 network_cli 連線外掛。
-u jdoe：指定遠端使用者名稱。
-k：提示輸入 SSH 密碼。
-m ios_facts：執行 ios_facts 模組收集 IOS 資訊。
-e ansible_network_os=ios：指定網路作業系統為 IOS。

執行成功後，將會顯示 R2 的主機名稱、序號、作業系統版本等資訊。

  graph LR
    A[Ansible] --> B{SSH 連線}
    B --> C[網路裝置]
    A --> D{Ad-hoc 指令}
    D --> C

**圖表説明:**此圖表展示 Ansible 如何透過 SSH 連線到網路裝置，並利用 Ad-hoc 指令進行管理。

  sequenceDiagram
    participant Ansible
    participant Network Device

    Ansible->>Network Device: SSH 連線
    activate Network Device
    Network Device-->>Ansible: RSA 金鑰指紋確認
    deactivate Network Device
    Ansible->>Network Device: Ad-hoc 指令
    activate Network Device
    Network Device-->>Ansible: 裝置資訊
    deactivate Network Device

**圖表説明:**此序列圖展示 Ansible 與網路裝置互動的流程，包含 SSH 連線和 Ad-hoc 指令的執行。

我認為，Ansible Ad-hoc 指令在網路自動化中扮演著至關重要的角色，它能大幅簡化繁瑣的網路管理任務。從我的經驗來看，善用 Ad-hoc 指令能有效提升工作效率，並減少人為錯誤。

玄貓

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。