网络工程师如何利用Python自动Telnet到N个路由器并执行配置？-阿里云开发者社区

传统的网络管理方法通常需要手动配置多个设备，这不仅耗时，而且容易出错。随着网络规模的扩大，手动配置逐渐无法满足需求。因此，网络自动化技术应运而生，通过脚本和工具自动执行配置、监控和管理任务，大大提高了网络管理的效率。

自动化不仅能减少人为错误，还能确保一致性。例如，在多台路由器上进行相同的配置时，使用自动化脚本可以确保每台设备的配置完全一致。此外，自动化还可以显著缩短执行时间，从而更快地响应业务需求和网络变化。

Python是一种广泛应用于网络自动化的编程语言。它语法简单，易于学习，同时拥有丰富的库和模块，能够处理各种网络任务。无论是通过Telnet、SSH还是API与网络设备进行交互，Python都提供了强大的支持。

使用Python，网络工程师可以编写脚本来自动执行复杂的配置任务。例如，可以编写一个脚本批量配置多个路由器的接口、路由和访问控制列表（ACL）。Python的灵活性和强大的第三方库支持，使其成为网络自动化的首选工具之一。

Telnet

Telnet是一种早期的远程登录协议，允许用户通过TCP/IP网络在远程设备上执行命令。它基于客户端-服务器模型，客户端向服务器发送文本命令，服务器执行后将结果返回给客户端。Telnet的工作原理相对简单，但正是由于其简单性，它在很多网络设备上仍然得以保留，特别是在一些不支持SSH的旧设备上。

Telnet使用纯文本进行通信，这意味着传输的数据（包括登录凭证）并未加密，这也是其最大的安全缺陷。尽管如此，在封闭网络或安全性要求不高的场景中，Telnet仍然是一个可用的工具。

在网络管理中，Telnet曾被广泛用于访问和管理网络设备。通过Telnet，网络管理员可以远程登录到路由器、交换机等设备，并执行配置命令。例如，可以使用Telnet登录到一台路由器，查看接口状态、配置静态路由或调整访问控制列表。

然而，随着安全需求的提高，SSH逐渐取代了Telnet，成为更安全的远程管理协议。但在一些遗留设备或特定场景中，Telnet仍然有其应用价值，特别是在网络自动化脚本中，使用Telnet进行批量配置仍然具有实际意义。

尽管Telnet在某些情况下仍然有用，但它存在明显的安全性问题。由于Telnet使用明文传输数据，包括用户名和密码，网络攻击者可以轻松地嗅探到这些敏感信息。因此，在公共网络或对安全性要求较高的场合，建议避免使用Telnet，转而采用SSH等加密协议。

在需要使用Telnet的场景中，可以通过一些方式减小安全风险。例如，在使用Python自动化脚本时，可以通过限制脚本的执行环境、使用专用网络等方式，确保Telnet通信的安全性。此外，还可以考虑对登录凭证进行加密存储，并在脚本执行过程中尽可能地减少敏感信息的暴露。

Python Telnet库的介绍

telnetlib是Python标准库中的一个模块，专门用于实现Telnet协议。通过telnetlib，我们可以方便地与支持Telnet协议的远程设备进行通信。telnetlib提供了基本的Telnet功能，如连接远程主机、发送命令、读取响应等，使得编写Telnet自动化脚本变得非常简单。

文档：

https://docs.python.org/3/library/telnetlib.html

可以选择中文：

源码地址：

https://github.com/python/cpython/blob/3.12/Lib/telnetlib.py

虽然telnetlib的功能相对基础，但对于大多数Telnet操作来说已经足够。通过telnetlib，可以轻松地实现与网络设备的交互，完成自动化配置任务。在接下来的部分中，我们将详细介绍如何使用telnetlib进行Telnet操作。

使用telnetlib建立一个Telnet连接非常简单。首先，需要导入模块并创建一个Telnet对象，连接到指定的主机。然后，可以通过该对象发送命令并读取设备的响应。以下是一个简单的示例，演示如何使用telnetlib连接到一台路由器，并执行一些基本的命令：

import telnetlib

# 连接到路由器
tn = telnetlib.Telnet('192.168.1.1')

# 输入用户名
tn.read_until(b'Username:')
tn.write(b'admin\n')

# 输入密码
tn.read_until(b'Password:')
tn.write(b'password\n')

# 执行命令
tn.write(b'show running-config\n')

# 读取输出
output = tn.read_all().decode('ascii')
print(output)

# 关闭连接
tn.close()

这个脚本展示了如何使用telnetlib连接到一个IP地址为192.168.1.1的路由器，输入用户名和密码后，执行show running-config命令并输出结果。read_until()方法用于等待设备的提示符，而write()方法则用于发送命令。

构建基础的Telnet脚本

在开始编写Telnet自动化脚本之前，需要先设置Python开发环境。Python的安装过程非常简单，可以从Python官网直接下载适合的版本并安装。安装完成后，建议使用虚拟环境（virtual environment）来管理项目的依赖，这样可以避免不同项目之间的依赖冲突。

可以通过以下命令创建和激活虚拟环境：

python3 -m venv myenv
source myenv/bin/activate  # 在Windows上使用 myenv\Scripts\activate

一旦激活虚拟环境，就可以使用pip安装必要的库。如果需要安装额外的库，可以通过pip命令轻松实现：

pip install some-library

在本例中，我们主要使用Python的标准库telnetlib，因此不需要额外安装第三方库。

构建基础的Telnet脚本首先需要建立与目标路由器的连接。我们可以通过telnetlib.Telnet()方法创建一个Telnet连接对象，并指定目标设备的IP地址或主机名。连接成功后，就可以通过该对象与设备进行交互。

例如，以下代码展示了如何连接到一台路由器并等待其响应：

import telnetlib

tn = telnetlib.Telnet('192.168.1.1')

# 等待登录提示符
tn.read_until(b'Username:')

在成功建立连接后，下一步是登录到路由器。这通常涉及输入用户名和密码。我们可以使用read_until()方法等待路由器的提示符，然后使用write()方法发送用户名和密码。

# 输入用户名
tn.write(b'admin\n')

# 等待密码提示符并输入密码
tn.read_until(b'Password:')
tn.write(b'password\n')

这种方式可以处理大多数情况下的登录过程。当然，根据不同设备的配置，可能需要调整等待提示符的时间或者处理不同的提示符。

登录成功后，就可以开始发送配置命令。通过write()方法，可以向路由器发送任何支持的命令，例如查看当前配置、调整接口设置等。发送命令后，可以使用read_all()或read_until()方法读取设备返回的响应。

# 执行命令
tn.write(b'show ip interface brief\n')

# 读取命令输出
output = tn.read_until(b'#').decode('ascii')
print(output)

在完成所有操作后，记得正确关闭连接。通过tn.close()方法，可以安全地断开与设备的Telnet连接。这不仅有助于释放资源，还能避免设备上出现未关闭的会话。

# 关闭Telnet连接
tn.close()

通过这些基本步骤，已经可以构建一个简单的Telnet脚本，自动化地连接到路由器、执行命令并读取结果。接下来，我们将探讨如何扩展这个脚本，以便处理多个设备。

批量操作：Telnet到多个路由器

在实际的网络管理中，往往需要对多个设备进行相同或类似的配置。例如，在多个路由器上统一配置接口或路由，或者执行批量更新。在这种情况下，手

动逐一操作显然效率低下，并且容易出现遗漏或配置不一致的问题。

通过Python脚本，可以轻松实现批量操作。利用循环结构，可以将相同的操作应用到多个设备上，大幅提高工作效率。

为了实现对多台设备的批量操作，可以将设备的IP地址、用户名和密码等信息存储在一个列表中，然后通过循环依次连接到每台设备并执行配置命令。以下是一个示例代码，展示了如何使用循环来批量处理多个路由器：

devices = [
    {
   'ip': '192.168.1.1', 'username': 'admin', 'password': 'password1'},
    {
   'ip': '192.168.1.2', 'username': 'admin', 'password': 'password2'},
    {
   'ip': '192.168.1.3', 'username': 'admin', 'password': 'password3'},
]

for device in devices:
    tn = telnetlib.Telnet(device['ip'])

    tn.read_until(b'Username:')
    tn.write(device['username'].encode('ascii') + b'\n')
    tn.read_until(b'Password:')
    tn.write(device['password'].encode('ascii') + b'\n')

    # 执行配置命令
    tn.write(b'show running-config\n')
    output = tn.read_all().decode('ascii')
    print(f"Configuration for {device['ip']}:\n{output}")

    tn.close()

这个脚本展示了如何遍历设备列表，逐一连接到每个路由器，执行命令并输出结果。通过这种方式，可以轻松实现对多台设备的统一配置。

当设备数量较多时，直接在脚本中硬编码设备信息会显得非常不方便。此时，可以考虑将设备信息存储在配置文件中，例如使用JSON或YAML格式，然后在脚本中读取配置文件以获取设备信息。这样不仅提高了脚本的可维护性，还可以方便地添加或修改设备信息。

以下是一个使用JSON配置文件的示例：

{
   
    "devices": [
        {
   "ip": "192.168.1.1", "username": "admin", "password": "password1"},
        {
   "ip": "192.168.1.2", "username": "admin", "password": "password2"},
        {
   "ip": "192.168.1.3", "username": "admin", "password": "password3"}
    ]
}

在Python脚本中，可以使用json模块读取配置文件，并循环处理每个设备：

import json
import telnetlib

with open('devices.json') as f:
    config = json.load(f)

for device in config['devices']:
    tn = telnetlib.Telnet(device['ip'])

    tn.read_until(b'Username:')
    tn.write(device['username'].encode('ascii') + b'\n')
    tn.read_until(b'Password:')
    tn.write(device['password'].encode('ascii') + b'\n')

    # 执行配置命令
    tn.write(b'show running-config\n')
    output = tn.read_all().decode('ascii')
    print(f"Configuration for {device['ip']}:\n{output}")

    tn.close()

这种方法使得设备信息与脚本逻辑分离，更易于管理和维护。

高级脚本功能

错误处理与日志记录

在实际应用中，脚本执行过程中可能会遇到各种错误，例如设备连接失败、认证失败或命令执行出错。为了提高脚本的稳定性和可靠性，需要加入适当的错误处理机制，并记录脚本的执行日志，以便后续分析和排查问题。

通过Python的try-except结构，可以捕获和处理运行时错误。例如，在连接设备时，可以检测是否成功连接，如果失败则跳过该设备并记录错误信息：

import telnetlib
import logging

logging.basicConfig(filename='telnet_script.log', level=logging.INFO)

devices = [
    {
   'ip': '192.168.1.1', 'username': 'admin', 'password': 'password1'},
    {
   'ip': '192.168.1.2', 'username': 'admin', 'password': 'password2'},
    {
   'ip': '192.168.1.3', 'username': 'admin', 'password': 'password3'},
]

for device in devices:
    try:
        tn = telnetlib.Telnet(device['ip'])
    except Exception as e:
        logging.error(f"Failed to connect to {device['ip']}: {str(e)}")
        continue

    try:
        tn.read_until(b'Username:')
        tn.write(device['username'].encode('ascii') + b'\n')
        tn.read_until(b'Password:')
        tn.write(device['password'].encode('ascii') + b'\n')

        tn.write(b'show running-config\n')
        output = tn.read_all().decode('ascii')
        logging.info(f"Configuration for {device['ip']}:\n{output}")
    except Exception as e:
        logging.error(f"Error during operation on {device['ip']}: {str(e)}")
    finally:
        tn.close()

这个脚本在每个操作步骤中都加入了错误处理，并将错误和执行结果记录到日志文件中。这有助于在出现问题时快速定位和解决问题。

多线程处理

当设备数量较多时，逐一连接和配置设备的效率可能较低。为提高效率，可以使用多线程技术同时处理多个设备。Python的threading模块提供了简单易用的多线程支持，使得在多个设备上并行执行操作成为可能。

以下是一个使用多线程的示例代码：

import threading
import telnetlib

devices = [
    {
   'ip': '192.168.1.1', 'username': 'admin', 'password': 'password1'},
    {
   'ip': '192.168.1.2', 'username': 'admin', 'password': 'password2'},
    {
   'ip': '192.168.1.3', 'username': 'admin', 'password': 'password3'},
]

def configure_device(device):
    try:
        tn = telnetlib.Telnet(device['ip'])
        tn.read_until(b'Username:')
        tn.write(device['username'].encode('ascii') + b'\n')
        tn.read_until(b'Password:')
        tn.write(device['password'].encode('ascii') + b'\n')

        tn.write(b'show running-config\n')
        output = tn.read_all().decode('ascii')
        print(f"Configuration for {device['ip']}:\n{output}")
    finally:
        tn.close()

threads = []

for device in devices:
    t = threading.Thread(target=configure_device, args=(device,))
    threads.append(t)
    t.start()

for t in threads:
    t.join()

通过threading.Thread()创建线程，并通过target参数指定每个线程的执行函数，这样可以同时处理多个设备，提高脚本的执行效率。

命令输出的解析

在执行配置命令后，路由器会返回命令输出。对于复杂的命令，输出通常包含大量信息。为了进一步处理这些信息，可能需要对输出进行解析，例如提取特定配置项或统计某些信息。

Python的正则表达式模块re可以帮助解析和提取命令输出中的特定内容。以下是一个示例，展示如何提取接口的IP地址信息：

import re

output = """
Interface              IP-Address      OK? Method Status                Protocol
FastEthernet0/0        192.168.1.1     YES manual up                    up
FastEthernet0/1        unassigned      YES unset  administratively down down
"""

# 提取接口和对应的IP地址
interfaces = re.findall(r'(\S+)\s+(\d+\.\d+\.\d+\.\d+|\S+)', output)
for interface, ip in interfaces:
    print(f"Interface: {interface}, IP: {ip}")

这种方式可以根据需要定制输出解析逻辑，从而更好地利用设备返回的数据。

实际案例：使用Python自动化配置网络

假设我们负责管理一个企业网络，网络中包含多台路由器和交换机。为了满足业务需求，需要在所有路由器上配置相同的静态路由和访问控制列表（ACL）。手动逐一配置这些设备不仅效率低下，而且容易出错。因此，我们决定使用Python编写一个自动化脚本，来批量配置这些设备。

首先，我们需要明确配置需求。假设我们需要在每台路由器上添加以下静态路由：

网络 10.0.0.0/24 的下一跳为 192.168.1.254
网络 172.16.0.0/16 的下一跳为 192.168.1.254

此外，还需要配置一个访问控制列表（ACL），阻止特定IP地址段的访问：

阻止 192.168.100.0/24 的所有访问我们可以将这些命令集成到一个Python脚本中，通过Telnet连接到每台路由器并执行配置。

基于上述需求，我们设计以下脚本：

import telnetlib
import json

# 读取设备信息
with open('devices.json') as f:
    devices = json.load(f)['devices']

commands = [
    'ip route 10.0.0.0 255.255.255.0 192.168.1.254',
    'ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 192.168.1.254',
    'access-list 101 deny ip 192.168.100.0 0.0.0.255 any',
    'access-list 101 permit ip any any'
]

def configure_device(device):
    try:
        tn = telnetlib.Telnet(device['ip'])
        tn.read_until(b'Username:')
        tn.write(device['username'].encode('ascii') + b'\n')
        tn.read_until(b'Password:')
        tn.write(device['password'].encode('ascii') + b'\n')

        # 进入配置模式
        tn.write(b'configure terminal\n')

        for command in commands:
            tn.write(command.encode('ascii') + b'\n')

        tn.write(b'end\n')
        tn.write(b'write memory\n')

        output = tn.read_all().decode('ascii')
        print(f"Configuration for {device['ip']} completed.")
    finally:
        tn.close()

# 对每台设备进行配置
for device in devices:
    configure_device(device)

网络工程师如何利用Python自动Telnet到N个路由器并执行配置？

Telnet

Python Telnet库的介绍

构建基础的Telnet脚本

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高级脚本功能

错误处理与日志记录

多线程处理

命令输出的解析

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