基于Pysnmp的局域網自動化網管的研究

秦子實

摘要：隨著企業內網規模的擴大，內網接入終端逐漸增多，終端接入控制業務也越發繁雜，導致企業信息部門的日常業務存在大量重復性工作，且效率較低易出錯。因此，企業信息部門需要一種簡單的自動化網管方法，能夠代替人工自動管理IP、MAC資源等網絡資源，并能夠進行端口MAC綁定等準入業務。本文設計并實現了一種基于Pysnmp的交換設備管理方法，通過SNMP協議讀取、設置交換機配置，以達到自動化管理交換設備的目的。該方法具有依賴庫少、代碼編寫簡單、執行效率高等特點，適合局域網客制化開發與部署。

關鍵詞：網絡運維;SNMP;Python

中圖分類號：TP393? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）08-0047-02

1 概述

在企業內部辦公局域網，尤其是物理隔離的內網中，通常需要信息部門進行終端準入，以保護內網信息安全。隨著內網規模的擴大，終端接入準入、接入點變更、設備變更、設備注銷等業務也大量增加，此類業務具有工作量大、重復性高、人工易出錯且步驟固定等特點，適合通過腳本自動化管理。由于企業內網較為封閉的特點，自動化腳本不應有較多的庫依賴關系，同時應該方便信息部門開發部署。此外，對于大型辦公內網，腳本應該具有較高的執行效率。本文針對該場景，基于Pysnmp設計了一種易于開發方便部署的方法。

2 Pysnmp安裝

Pysnmp的依賴庫僅有四個，依賴關系如下圖1所示。

這四個依賴庫為純Python庫，沒有平臺編譯依賴，可以直接使用pypi上提供的wheel文件安裝，下載完成后在內網環境按照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，通過在源碼根目錄中運行“python setup.py”，從源碼安裝依賴。

3 系統設計

3.1 獲取數據

對于企業內網站準入業務而言，準入控制僅需要網關交換機中的ARP數據，即IP到MAC的映射關系。批量獲取此類數據需要使用“nextCmd”函數：其中在第二個參數使用“CommunityData”對象生成團體字，在第三個參數使用“UdpTransportTarget”生成目標對象指定交換機snmp的IP與端口：

nextCmd函數返回一個生成器對象，可以直接使用for循環遍歷：

3.2 異常數據

for循環中的四個參數在循環體中分別用于：

snmp引擎（SnmpEngine）出現異常時，errorIndication不為空，可以用于拋出異常或記錄交換設備級的錯誤日志;

snmp代理（snmpAgent）產生異常數據時，errorStatus不為空且errorIndex有用于指定錯誤所在的索引值，可以用于拋出異常或記錄交換機上報的異常數據。

若前三個變量均為空，則可以通過varBinds取回正常數據，異常處理通常編寫如下：

3.3 ARP數據處理

在交換機返回的SNMP數據中，IP-MAC映射數據的oid為“.1.3.6.1.2.1.3.1.1.2”（即“獲取數據”例子中一節“ObjectIdentity”中的參數）。在請求該oid數據后，會返回從該oid開始的UDP中的原始結果，每個條目包含一個ObjectType對象表示oid名稱，以及一個OctetString對象表示oid下的值。原始數據包含非utf-8編碼和十六進制數據，不方便直接處理，因此可以使用這兩個對象的“prettyPrint”輸出方便處理的信息。

使用nextCmd函數讀取該oid數據時，對應調用的snmp“GETBULK”命令，即批量獲取“下一個指定oid相關”數據，返回的數據有順序。由于nextCmd返回從指定的oid開始的所有oid數據，本文利用數據的排序特征，僅獲取.1.3.6.1.2.1.3.1.1.2集合中的數據，當snmp代理接收到第一條不屬于.1.3.6.1.2.1.3.1.1.2的數據時，立即停止接收，此舉能夠大幅縮短數據讀取時間（經測試在華為5700系列交換機上，接收IP-MAC映射數據僅耗時約1秒，而接收所有數據將耗時數十秒）。接收varBinds并判斷oid是否結束的示例寫法：

經過這一步處理，即可獲取IP-MAC映射列表，本文以列表形式輸出為例，此外也可以通過字典形式輸出，可以用于數據去重：

可以看出，每條數據的第一個元素為mib字符串，可以很容易地將IP數據分離出來，第二個成員即為MAC數據。這樣一來，可以得到IP-MAC數據的關系，進而通過dict或set等數據結構進行去重，將多個網關的ARP信息進行整合，即可得到局域網的整體ARP信息。

3.4 異步I/O加速

在交換機較多的場景中，若順序執行上述步驟，依次從每個交換機中獲取數據，可能會需要較長時間。Pysnmp還提供了異步I/O版本的UdpTransportTarget：

只需要將nextCmd中的第二個參數替換為這個asyncio版本的即可，之后就可以使用async/await聲明函數，并使用Python異步框架asyncio中的各種調度器異步執行了。經測試，使用同步函數獲取1臺交換機的ARP數據約耗時1秒，使用同步函數順序獲取10臺交換機數據越需要15秒，同步函數的耗時正比于交換機數量;而換用異步函數獲取10臺交換機約需要2秒，而交換機繼續增多的情況下，耗時也并未顯著增加。

4 結束語

本文介紹了使用Pysnmp獲取交換機IP-MAC映射數據的方法，可以方便地實現自動化準入管理。該方法依賴庫少，便于內網部署，對于交換機數量較多的大型局域網，可以使用異步I/O版本的函數，可以較大幅度地縮短函數的等待時間，是一種方便部署、性能優良的網絡管理方法。

【通聯編輯：梁書】