基于Pysnmp的局域網(wǎng)自動(dòng)化網(wǎng)管的研究

秦子實(shí)

摘要：隨著企業(yè)內(nèi)網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，內(nèi)網(wǎng)接入終端逐漸增多，終端接入控制業(yè)務(wù)也越發(fā)繁雜，導(dǎo)致企業(yè)信息部門(mén)的日常業(yè)務(wù)存在大量重復(fù)性工作，且效率較低易出錯(cuò)。因此，企業(yè)信息部門(mén)需要一種簡(jiǎn)單的自動(dòng)化網(wǎng)管方法，能夠代替人工自動(dòng)管理IP、MAC資源等網(wǎng)絡(luò)資源，并能夠進(jìn)行端口MAC綁定等準(zhǔn)入業(yè)務(wù)。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于Pysnmp的交換設(shè)備管理方法，通過(guò)SNMP協(xié)議讀取、設(shè)置交換機(jī)配置，以達(dá)到自動(dòng)化管理交換設(shè)備的目的。該方法具有依賴(lài)庫(kù)少、代碼編寫(xiě)簡(jiǎn)單、執(zhí)行效率高等特點(diǎn)，適合局域網(wǎng)客制化開(kāi)發(fā)與部署。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維;SNMP;Python

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）08-0047-02

1 概述

在企業(yè)內(nèi)部辦公局域網(wǎng)，尤其是物理隔離的內(nèi)網(wǎng)中，通常需要信息部門(mén)進(jìn)行終端準(zhǔn)入，以保護(hù)內(nèi)網(wǎng)信息安全。隨著內(nèi)網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，終端接入準(zhǔn)入、接入點(diǎn)變更、設(shè)備變更、設(shè)備注銷(xiāo)等業(yè)務(wù)也大量增加，此類(lèi)業(yè)務(wù)具有工作量大、重復(fù)性高、人工易出錯(cuò)且步驟固定等特點(diǎn)，適合通過(guò)腳本自動(dòng)化管理。由于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)較為封閉的特點(diǎn)，自動(dòng)化腳本不應(yīng)有較多的庫(kù)依賴(lài)關(guān)系，同時(shí)應(yīng)該方便信息部門(mén)開(kāi)發(fā)部署。此外，對(duì)于大型辦公內(nèi)網(wǎng)，腳本應(yīng)該具有較高的執(zhí)行效率。本文針對(duì)該場(chǎng)景，基于Pysnmp設(shè)計(jì)了一種易于開(kāi)發(fā)方便部署的方法。

2 Pysnmp安裝

Pysnmp的依賴(lài)庫(kù)僅有四個(gè)，依賴(lài)關(guān)系如下圖1所示。

這四個(gè)依賴(lài)庫(kù)為純Python庫(kù)，沒(méi)有平臺(tái)編譯依賴(lài)，可以直接使用pypi上提供的wheel文件安裝，下載完成后在內(nèi)網(wǎng)環(huán)境按照ply、jinja2、pysmi、pyasn1、pysnmp的順序安裝即可：

或使用github上提供的源碼，按照ply、jinja2、pysmi、pyasn1、pysnmp的順序，通過(guò)在源碼根目錄中運(yùn)行“python setup.py”，從源碼安裝依賴(lài)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 獲取數(shù)據(jù)

對(duì)于企業(yè)內(nèi)網(wǎng)站準(zhǔn)入業(yè)務(wù)而言，準(zhǔn)入控制僅需要網(wǎng)關(guān)交換機(jī)中的ARP數(shù)據(jù)，即IP到MAC的映射關(guān)系。批量獲取此類(lèi)數(shù)據(jù)需要使用“nextCmd”函數(shù)：其中在第二個(gè)參數(shù)使用“CommunityData”對(duì)象生成團(tuán)體字，在第三個(gè)參數(shù)使用“UdpTransportTarget”生成目標(biāo)對(duì)象指定交換機(jī)snmp的IP與端口：

nextCmd函數(shù)返回一個(gè)生成器對(duì)象，可以直接使用for循環(huán)遍歷：

3.2 異常數(shù)據(jù)

for循環(huán)中的四個(gè)參數(shù)在循環(huán)體中分別用于：

snmp引擎（SnmpEngine）出現(xiàn)異常時(shí)，errorIndication不為空，可以用于拋出異常或記錄交換設(shè)備級(jí)的錯(cuò)誤日志;

snmp代理（snmpAgent）產(chǎn)生異常數(shù)據(jù)時(shí)，errorStatus不為空且errorIndex有用于指定錯(cuò)誤所在的索引值，可以用于拋出異常或記錄交換機(jī)上報(bào)的異常數(shù)據(jù)。

若前三個(gè)變量均為空，則可以通過(guò)varBinds取回正常數(shù)據(jù)，異常處理通常編寫(xiě)如下：

3.3 ARP數(shù)據(jù)處理

在交換機(jī)返回的SNMP數(shù)據(jù)中，IP-MAC映射數(shù)據(jù)的oid為“.1.3.6.1.2.1.3.1.1.2”（即“獲取數(shù)據(jù)”例子中一節(jié)“ObjectIdentity”中的參數(shù)）。在請(qǐng)求該oid數(shù)據(jù)后，會(huì)返回從該oid開(kāi)始的UDP中的原始結(jié)果，每個(gè)條目包含一個(gè)ObjectType對(duì)象表示oid名稱(chēng)，以及一個(gè)OctetString對(duì)象表示oid下的值。原始數(shù)據(jù)包含非utf-8編碼和十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，不方便直接處理，因此可以使用這兩個(gè)對(duì)象的“prettyPrint”輸出方便處理的信息。

使用nextCmd函數(shù)讀取該oid數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)應(yīng)調(diào)用的snmp“GETBULK”命令，即批量獲取“下一個(gè)指定oid相關(guān)”數(shù)據(jù)，返回的數(shù)據(jù)有順序。由于nextCmd返回從指定的oid開(kāi)始的所有oid數(shù)據(jù)，本文利用數(shù)據(jù)的排序特征，僅獲取.1.3.6.1.2.1.3.1.1.2集合中的數(shù)據(jù)，當(dāng)snmp代理接收到第一條不屬于.1.3.6.1.2.1.3.1.1.2的數(shù)據(jù)時(shí)，立即停止接收，此舉能夠大幅縮短數(shù)據(jù)讀取時(shí)間（經(jīng)測(cè)試在華為5700系列交換機(jī)上，接收IP-MAC映射數(shù)據(jù)僅耗時(shí)約1秒，而接收所有數(shù)據(jù)將耗時(shí)數(shù)十秒）。接收varBinds并判斷oid是否結(jié)束的示例寫(xiě)法：

經(jīng)過(guò)這一步處理，即可獲取IP-MAC映射列表，本文以列表形式輸出為例，此外也可以通過(guò)字典形式輸出，可以用于數(shù)據(jù)去重：

可以看出，每條數(shù)據(jù)的第一個(gè)元素為mib字符串，可以很容易地將IP數(shù)據(jù)分離出來(lái)，第二個(gè)成員即為MAC數(shù)據(jù)。這樣一來(lái)，可以得到IP-MAC數(shù)據(jù)的關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)dict或set等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行去重，將多個(gè)網(wǎng)關(guān)的ARP信息進(jìn)行整合，即可得到局域網(wǎng)的整體ARP信息。

3.4 異步I/O加速

在交換機(jī)較多的場(chǎng)景中，若順序執(zhí)行上述步驟，依次從每個(gè)交換機(jī)中獲取數(shù)據(jù)，可能會(huì)需要較長(zhǎng)時(shí)間。Pysnmp還提供了異步I/O版本的UdpTransportTarget：

只需要將nextCmd中的第二個(gè)參數(shù)替換為這個(gè)asyncio版本的即可，之后就可以使用async/await聲明函數(shù)，并使用Python異步框架asyncio中的各種調(diào)度器異步執(zhí)行了。經(jīng)測(cè)試，使用同步函數(shù)獲取1臺(tái)交換機(jī)的ARP數(shù)據(jù)約耗時(shí)1秒，使用同步函數(shù)順序獲取10臺(tái)交換機(jī)數(shù)據(jù)越需要15秒，同步函數(shù)的耗時(shí)正比于交換機(jī)數(shù)量;而換用異步函數(shù)獲取10臺(tái)交換機(jī)約需要2秒，而交換機(jī)繼續(xù)增多的情況下，耗時(shí)也并未顯著增加。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了使用Pysnmp獲取交換機(jī)IP-MAC映射數(shù)據(jù)的方法，可以方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化準(zhǔn)入管理。該方法依賴(lài)庫(kù)少，便于內(nèi)網(wǎng)部署，對(duì)于交換機(jī)數(shù)量較多的大型局域網(wǎng)，可以使用異步I/O版本的函數(shù)，可以較大幅度地縮短函數(shù)的等待時(shí)間，是一種方便部署、性能優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)管理方法。

【通聯(lián)編輯：梁書(shū)】