基于混合編程的網絡設備自動備份的設計與實現

李 真 黃斯旎

(廣西電網有限責任公司信息中心，廣西 南寧 510000）

基于混合編程的網絡設備自動備份的設計與實現

李 真 黃斯旎

(廣西電網有限責任公司信息中心，廣西 南寧 510000）

交換機在現今的網絡中有著非常廣泛的應用，對網絡的穩定運行起了巨大的作用。文章針對交換機手動備份十分繁瑣和不便的現狀，通過分析研究，設計和實現了windows平臺下交換機配置文件的自動備份系統。該系統能夠實現對網絡內交換機配置文件的自動備份和定時執行備份的功能，同時能減輕網絡管理人員的工作量，大幅提高工作效率。

交換機；配置文件；自動備份

1 引言

在網絡環境中，網絡設施的配置文件及內部操作系統同電腦的操作系統一樣，容易出現問題，常見的有系統文件損壞或丟失等。如果有某臺交換機的操作系統出現問題而造成了配置文件的丟失，則會對整個網絡產生比較嚴重的干擾。為了解決這個問題，就需要網管人員手動的給每臺交換機配置文件進行備份，并且需要定期更新備份文件。手動備份的工作量是十分巨大的，同時會浪費網絡管理人員的大量時間。因此，設計和實現一個交換機配置文件自動備份系統是十分緊迫和必要的。

以往的文獻在這方面已經有了相關的研究。文獻[2]已經實現了linux環境下交換機配置文件的自動備份,但是仍然有一定的局限性。首先它的實現使用的是telnet遠程登錄控制交換機，而telnet是不安全的，現在的企業網絡從安全性方面考慮是禁止使用telnet登錄到交換機。其次，linux環境下的實現需要網管員懂得較多的編程知識和熟悉linux系統的操作。文獻[1]在window環境下實現了交換機配置文件的自動備份，但是仍然使用telnet連接交換機的，其它文獻也類似。而本文基于混合編程思想實現的windows環境下交換機自動備份系統采用了更為安全的遠程登錄協議ssh,并且非常易于操作和維護，對網管員沒有較高的要求，易于使用和推廣。

傳統的備份工作如圖1所示。網管員每備份一臺交換機時都需要一臺終端與其相連，然后輸入相關命令進行備份，十分的繁瑣和不便。

圖1 交換機配置工作連接示意圖

2 系統設計

本文實現的交換機配置文件自動備份系統主要由五個模塊組成。一是界面模塊；二是本地存儲加密模塊；三是ssh安全通信模塊；四是遠程備份模塊；五是定時備份模塊。

系統結構圖如圖2所示。

界面模塊的主要功能是給網管員提供十分友好的操作界面。網管員可以輸入交換機的相關信息，如IP地址，用戶名，密碼等。在運行此程序前，網管員需要設置好這些信息，并確保運行該系統的計算機能夠連接到需要備份的交換機。輸入完信息后可以選擇需要備份的交換機，發出備份命令。

本地存儲加密模塊的主要功能是加密網管員輸入的交換機相關信息。在備份過程中，加密模塊會解密交換機的相關信息供備份程序使用。

ssh安全通信模塊的主要功能是建立計算機到交換機的安全連接，讓計算機控制交換機進行備份工作。

遠程備份模塊的主要功能是進行備份工作。在界面模塊獲得交換機相關信息后，網管員可以選擇需要備份的交換機，然后程序就開始備份工作，并將備份文件保存在本地磁盤中。

定時備份模塊的主要功能是定時進行備份操作。網管員可以設定執行備份的時間，如每天凌晨4點，系統就會在指定時間執行備份。

圖2 交換機自動備份系統系統結構

3 系統實現

3.1 技術選型

本系統是一個Window平臺下的綜合集成系統，采用C#+Python+TFTP的技術路線。

C#是微軟公司發布的一種面向對象的、運行于.NET Framework之上的高級程序設計語言。它是一種安全的、穩定的、簡單的、優雅的，由C和C++衍生出來的面向對象的編程語言，特別適合Window平臺下桌面程序的開發。

Python是一種面向對象、解釋型計算機程序設計語言，Python語法簡潔而清晰，具有豐富和強大的類庫。它常被昵稱為膠水語言，它能夠把用其他語言制作的各種模塊（尤其是C/C++）很輕松地聯結在一起.

TFTP（Trivial File Transfer Protocol,簡單文件傳輸協議）是TCP/IP協議族中的一個用來在客戶機與服務器之間進行簡單文件傳輸的協議，提供不復雜、開銷不大的文件傳輸服務。在系統中，我們將交換機的配置文件上傳到TFTP服務器。這里我們使用的是Window平臺下SolarWinds TFTP Server服務器。

自動備份系統的界面程序使用C#編寫，主要用來和網管員進行交互。首先網管員輸入交換機的相關信息，系統會進行保存，然后選擇需要備份的交換機進行備份。備份程序采用Python腳本語言編寫。沒有直接用C#寫備份程序是因為C#實現ssh連接交換機并且模擬交互操作比較復雜，而采用Python腳本語言實現相對簡單。備份時Python程序會先讀取保存下來的交換機相關信息，然后對應的進行備份，生成配置文件。TFTP是簡單文件傳輸協議，可以傳輸文件。配置文件生成后，我們將其傳輸至主機上的TFTP服務器。

3.2 界面模塊實現

系統界面如圖3所示。該界面主要由三個模塊組成：設備信息，備份，定時操作。

圖3 系統界面示意圖

設備信息界面是網管員用來輸入交換機相關信息的界面，主要就是一個表格。網管員只需將相關信息輸入表格中，點擊保存按鈕就能將信息加密保存到系統中。其中最重要的信息是交換機的管理IP，只有知道了交換機的IP，系統才能夠連接到該交換機，并執行下一步的工作。

備份界面是執行備份命令的界面，也是由一個表格組成。網管員輸入信息后再打開該界面就能看到輸入的交換機信息，選擇需要進行備份的交換機，點擊備份按鈕就能實現備份功能。

定時操作界面是設置定時執行備份的界面，主要由日期和時間空間組成。網管員可以選擇定時執行的時間，系統就能定時進行備份。

3.3 本地存儲加密模塊實現

交換機的相關信息加密存儲在本地，每臺交換機的信息經過加密處理后保存到一個文本文件中。加密處理使用DES對稱加密算法。DES全稱為Data Encryption Standard，即數據加密標準，是一種使用密鑰加密的塊算法，安全性較高。

DES算法在C#中已經有了完整的實現。加密時只需要調用加密函數，解密時調用解密函數，十分的方便。加密函數代碼如下：

DESCryptoServiceProvider des = new DESCryptoServiceProvider();

Encoding utf = new UTF8Encoding();

ICryptoTransform encryptor = des.CreateEncryptor(DesKey, DesVi);

byte[] bData = utf.GetBytes(data);

byte[] bEnc = encryptor.TransformFinalBlock(bData, 0, bData.Length);

3.4 ssh安全通信模塊實現

由于公司網絡交換機禁止telnet訪問，所以本文采用SSH安全外殼協議連接到交換機。SSH 是目前較可靠，專為遠程登錄會話和其他網絡服務提供安全性的協議。利用 SSH 協議可以有效防止遠程管理過程中的信息泄露問題。

SSH實現是調用了paramiko模塊。paramiko是用python語言寫的一個模塊，遵循SSH2協議，支持以加密和認證的方式，進行遠程服務器的連接。在程序里面調用paramiko里的相關函數就能夠連接到交換機

3.5 遠程備份模塊實現

網管人員點擊備份按鈕后，系統就自動調用備份模塊進行備份工作。備份模塊其實就是一個Python程序，它所做的工作就是模擬網管員手動備份交換機配置文件。首先，程序會調用ssh安全通信模塊連接到交換機中；然后，程序讀取經加密處理后的文本文件得到交換機相關信息，隨后利用這些信息進行登錄；最后，程序向交換機發送備份的相關命令，模擬網管員備份的過程，交換機收到備份命令后開始備份，并將備份文件上傳至TFTP服務器。至此，備份工作已基本完成。

3.6 定時備份模塊實現

備份是Python程序完成的。網管員在界面程序點擊備份按鈕，系統會自動調用Python程序來完成備份。所以定時備份也就是定時由系統執行相應的Python程序。定時功能由C#中的Timer實現。Timer是多線程計時器，在界面程序設定好定時執行時間后，Timer會在到達指定時間后執行相應的工作，這里就是執行Python程序進行備份。定時操作設置好后，系統就能自動的進行備份工作，不再需要任何操作。

比如筆者設定每天凌晨 4點對公司網絡的幾百臺交換機進行遍歷，采集配置文件并自動存儲。系統不但不會影響到管理人員的正常休息， 而且對網絡服務質量的影響也可以降為最小。

4 實驗結果

筆者在機房對10臺交換機進行了測試，結果還是比較滿意的。點擊備份按鈕后，馬上能夠看到生成的交換機配置文件。不過程序執行需要時間，生成10個配置文件大概用了30秒左右。定時執行也比較成功，我們設定定時執行時間為1小時。程序運行1小時后，配置文件就一個一個自動的生成。隨后又設為每天凌晨4點自動運行，經過一個星期的測試，系統能夠正常運行，比較穩定。

5 總結

在大型網網絡中，交換機是網絡通信的基本設備，通過它們不僅可以聯通計算機，還能選擇數據傳送的途徑，并阻斷非法的訪問，保障重點業務的網絡帶寬，因此交換機的維護變得尤為重要。交換機配置的備份是交換機日常維護工作的一項重要內容，當交換機停止正常運行時，能夠利用這些備份文件迅速恢復交換機配置。如果沒有做好交換機配置的備份，一旦交換機出了故障導致配置文件丟失的情況出現，恢復工作將很繁重，而且容易出錯。

運行在Window平臺上的備份系統通過利用 C# + Python模塊+TFTP服務器自動備份交換機配置文件，設定固定時段遍歷工作區域內的交換機，并進行存儲。這種方式提高了備份的有效性，方便了工作人員的維護，縮減了維護成本。以后視情況可以添加交換機自動恢復的功能，就能夠實現交換機的自動備份和恢復。

[1] 胡紹立.企業網絡交換機配置文件的批量備份[J].計算機與網絡,2014,(21):67-70.

[2] 劉宇.關于交換機配置文件實現自動備份的研究[J].電腦與電信,2011,(3):59-61.

[3] 戴元.網絡設備配置信息備份系統的設計與實現[J].微型電腦應用,2011,(11):14-15.

[4] 唐壽高,陶永,王洪濤.用批處理和VBS批量配置交換機[J].中國教育網絡,2010,(7):76-77.

[5] 孫緒華,魏楚元,李敏.如何自動備份大型交換機配文件[J].中國教育網絡,2010,(4):71-72.

[6] 靳亞楠.批量備份校園網路由器/交換機配置數據的探索[J].科技信息,2010,(16):236-237.

[7] 蘇軼,劉樹峰,張曉平,等.路由器配置文件自動備份的實現[J].山東氣象,2010,(1):41-43.

[8] 袁海峰,張道軍,吳銀芳.基于Telnet協議實現網絡設備的自動管理[J].蘇州科技學院學報,2006,(4):69-73.

4 結論與展望

本篇為順應高校信息化的發展，將學生日常一卡通數據運用數據挖掘的技術進行整合與分析，主要針對某大學學生校園一卡通消費數據進行消費習慣分析。首先通過數據清洗、數據集成、數據轉換與數據歸約等數據預處理手段提取出一個小型數據倉庫，然后采用一種優化的K-means算法進行聚類分析。該算法優化了初始聚類中心，通過類密集程度這一指標尋求一個最優聚類效果。所得結果將學生分為幾類，并分析不同類別行為特征，最后還運用決策樹模型和十折交叉驗證法評估聚類結果，輔助學生工作管理人員將學生按特征分類管理，并對后勤管理部門更好的服務學生提供幫助，對高校的學生管理工作具有參考價值。

【參考文獻】

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[3] 葉煉.電信客戶行為分析系統數據倉庫的設計與實現[D].西安:西安電子科技大學,2009.

[4] 姚雙良.數據挖掘在高校課程相關性中的應用研究[J].科技通報, 2012, 28(12):232-234

The design and implementation of network equipment automatic backup based of hybrid programming

Switch has a very wide range of application in today's networks, it played a huge role for the stable operation of the network. In this paper, we designed and implemented a automatic backup system for switch configuration file in windows in case of the tedious and inconvenient situation of switch manually back up.The system can automatically backup configuration file switch within network, it also can timing backup. The system can reduce the workload of network management, improve efficiency obviously.

Switch; configuration file; automatic backup

TP31

A

1008-1151(2015)01-0037-03

2014-12-12

李真（1983－），男，廣西電網有限責任公司信息中心助理工程師，從事系統運維工作。