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ネットワーク自動化Advent Calendar 2019

Day 1
@kitara

L2SWのConfigからポート管理表を自動生成してみた

Last updated at Posted at 2019-11-30

はじめに

以前の記事で、ポート管理表からConfigを自動生成する例をご紹介しました。
ポート管理表+パラメータ表+Jinja2テンプレートから、L2SWのConfigを自動生成してみた

場合によっては、作成済みのConfigから、ポート管理表を作成したいケースもあると思います。
今回は、TTP（Template Text Parser）というPythonのパーサーライブラリを使って、L2SWのConfigファイルからCSV形式のポート管理表を自動生成してみました。

TTP概要

ドキュメントのQuick startの簡易例をそのままご紹介すると、「(1) Config」を「(2) テンプレート」を使ってパースし、{{ ～ }}で囲った部分の文字列が「(3) 出力結果（JSONやCSV形式）」で生成されるイメージです。

(1) Config

interface Loopback0
 description Router-id-loopback
 ip address 192.168.0.113/24
!
interface Vlan778
 description CPE_Acces_Vlan
 ip address 2002::fd37/124
 ip vrf CPE1
!

(2) テンプレート

interface {{ interface }}
 ip address {{ ip }}/{{ mask }}
 description {{ description }}
 ip vrf {{ vrf }}

(3) 出力結果（JSON形式）

[
    [
        {
            "description": "Router-id-loopback",
            "interface": "Loopback0",
            "ip": "192.168.0.113",
            "mask": "24"
        },
        {
            "description": "CPE_Acces_Vlan",
            "interface": "Vlan778",
            "ip": "2002::fd37",
            "mask": "124",
            "vrf": "CPE1"
        }
    ]
]

使用したConfig

今回は、冒頭に記載した記事とほぼ同じConfigファイルを使用しました。
詳細は以下のGitHubレポジトリを参照願います。
Configファイル - config_hqaccess1.txt

Pythonコード

大まかな流れは以下の通りです。

  1. パース
    parse_config()を使って、ConfigとテンプレートからJSON形式でパース結果を出力。

  2. ポート管理表の生成
    JSONを辞書形式に変換し、write_dict_to_csv()でL2インターフェースのパース結果をCSV形式のポート管理表に変換。

次の項目以降で、それぞれの結果をご紹介します。

portlist_generation.py
# -*- coding: utf-8 -*-
from ttp import ttp
import json
import csv

# 各種ファイルのパスを定義
TEMPLATE = './catalyst2960_template_ttp.txt'
PORT_LIST = './port_list_hqaccess1_ttp.csv'
CONFIG_FILENAME = './config_hqaccess1.txt'
CSV_COLUMNS = ['port_no', 'speed', 'duplex', 'mode', 'vlan', 'portfast', 'status', 'description']


def parse_config(template_file, config_filename):
    with open(config_filename, 'rt') as fc:
        data_to_parse = fc.read()

    with open(template_file, 'rt') as ft:
        ttp_template = ft.read()

    # create parser object and parse data using template:
    parser = ttp(data=data_to_parse, template=ttp_template)
    parser.parse()

    # print result in JSON format
    results = parser.result(format='json')[0]
    return results


def write_dict_to_csv(port_list, csv_columns, results):
    with open(port_list, 'w', newline='') as csvfile:   # Windowsの場合、newline=''が必要
        writer = csv.DictWriter(csvfile, fieldnames=csv_columns)
        writer.writeheader()
        for data in results:
            writer.writerow(data)
    return            


def main():
    results = parse_config(TEMPLATE, CONFIG_FILENAME)
    print(results)
    results_dict = json.loads(results)
    write_dict_to_csv(PORT_LIST, CSV_COLUMNS, results_dict[0]['l2_interfaces'])


if __name__ == "__main__":
    main()

テンプレートとパース結果

実際作成したのは一つのファイル（catalyst2960_template_ttp.txt）ですが、説明のため、設定項目毎に3つに分割しています。

(1) グローバル設定

インターフェース関連のテンプレートは(2)(3)で作成しているため、ここでは、それ以外のグローバル設定を定義しています。

part1_template
<group name="global_settings">
hostname {{ hostname }}
enable secret {{ secret }}
username {{ username }} privilege 15 password {{ password }}
ip domain-name {{ hostname }}
ip default-gateway {{ default_gw }}
ntp server {{ ntp_server }}
</group>

設定項目は<group></group>でグループ分割しています。グループ名はglobal_settingsとしています。
これにより、パース結果をJSON形式で出力した際、"global_settings": { ～ }の中に結果が表示されます。
見やすさや、設定項目毎に処理を分けたい場合は便利だと思います。

またグループ内で、Jinja2テンプレートに似た形で、パースしたい箇所を{{ ～ }}で指定しています。
出力結果は以下の通りです。

part1_output_json
[
    {
        "global_settings": {
            "default_gw": "192.168.100.150",
            "hostname": "hqaccess1",
            "ntp_server": "192.168.100.44",
            "password": "cisco",
            "secret": "test",
            "username": "test"
        }
    }
]

(2) VLANインターフェース設定

グループ名vlan_interfacesで、以下のテンプレートを作成しました。

part2_template
<macro>
def check_port_status(data):
    if "down" in data["port_status"]:
        data["status"] = "x"
    else:
        data["status"] = "o"
    return data
</macro>

<group name="vlan_interfaces" macro="check_port_status" del="port_status">
interface Vlan{{ vlan_num }}
 description {{ vlan_desc | ORPHRASE }}
 ip address {{ ip_address }} {{ subnet }}
 shut{{ port_status | default("up") }}
!{{ _end_ }}
</group>

(1)に加えて、4つの追加機能を使っています。

  1. 正規表現パターン ORPHRASE
    Descriptionの単語数が1つの場合、正規表現パターンWORDを指定します。<< To hqdist1 Gi0/1 >>のように、スペース区切りで複数単語がある場合は、PHRASEを指定すること、行の終わりまで取得できます。ケースバイケースでどちらも取り得る場合は、今回のようにORPHRASEを指定します。

  2. デフォルト値の指定 default()
    shutに続くコマンドをパース対象にしているため、shutdownコマンドがあった場合は、port_statusの値がdown（閉塞状態）になります。コマンドがない場合は、デフォルトでup（開放状態）になります。

  3. グループ関数 macro
    TTPでは、Pythonコードを使ったマクロ設定ができます。ここでは、マクロcheck_port_statusを作成し、port_statusの値がdownの場合、新たに作成したキー statusの値をxに指定します。upの場合はoとします。

  4. グループ関数 del
    開放/閉塞状態の情報はstatusだけあればいいので、port_statusは出力結果から削除しています。

出力結果は以下の通りです。

part2_output_json
[
    {
        "vlan_interfaces": [
            {
                "status": "x",
                "vlan_num": "1"
            },
            {
                "ip_address": "192.168.100.47",
                "status": "o",
                "subnet": "255.255.255.0",
                "vlan_desc": "<< Server Segment >>",
                "vlan_num": "100"
            }
        ]
    }
]

(3) L2インターフェース設定

最後に、グループ名l2_interfacesで、以下のテンプレートを作成しました。

part3_template
<macro>
def check_port_status(data):
    if "down" in data["port_status"]:
        data["status"] = "x"
    else:
        data["status"] = "o"
    return data

def check_stp_option(data):
    if "portfast" in data["stp_option"]:
        data["portfast"] = "o"
    else:
        data["portfast"] = "x"
    return data
</macro>

<group name="l2_interfaces" exclude="ip_setting, no_ip_setting" macro="check_port_status, check_stp_option" del="port_status, stp_option">
interface {{ port_no }}
 description {{ description | ORPHRASE }}
 switchport access vlan {{ vlan | default("1") }}
 switchport trunk allowed vlan {{ vlan }}
 switchport mode {{ mode | default("access") }}
 duplex {{ duplex | default("auto") }}
 speed {{ speed | default("auto") }}
 shut{{ port_status | default("up") }}
 spanning-tree {{ stp_option | default("none") }}
 ip {{ ip_setting | ORPHRASE }}
 no ip {{ no_ip_setting | ORPHRASE }}
!{{ _end_ }}
</group>

基本的には(1)(2)の応用ですが、ポート管理表に出力する結果をL2インターフェースのみにするため、テンプレートip {{ ip_setting }}およびno ip {{ no_ip_setting }}を使い、これにマッチするIP設定（=L3インターフェース設定）があった場合、グループ関数 excludeで、該当インターフェースの結果を除外しています。

出力結果は以下の通りです。

part3_output_json
[
    {
        "l2_interfaces": [
            {
                "description": "<< To PC1 >>",
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/1",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "o",
                "vlan": "100"
            },
            {
                "description": "<< To PC2 >>",
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/2",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "o",
                "vlan": "100"
            },
            {
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/3",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "x",
                "vlan": "100"
            },
            {
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/4",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "x",
                "vlan": "100"
            },
            {
                "description": "<< To PC3 >>",
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/5",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "o",
                "vlan": "101"
            },
            {
                "description": "<< To PC4 >>",
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/6",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "o",
                "vlan": "101"
            },
            {
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/7",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "x",
                "vlan": "101"
            },
            {
                "duplex": "auto",
                "mode": "access",
                "port_no": "FastEthernet0/8",
                "portfast": "o",
                "speed": "auto",
                "status": "x",
                "vlan": "101"
            },
            {
                "description": "<< To hqdist1 Gi0/1 >>",
                "duplex": "full",
                "mode": "trunk",
                "port_no": "GigabitEthernet0/1",
                "portfast": "x",
                "speed": "1000",
                "status": "o",
                "vlan": "100-101"
            },
            {
                "description": "<< To hqdist2 Gi0/1 >>",
                "duplex": "full",
                "mode": "trunk",
                "port_no": "GigabitEthernet0/2",
                "portfast": "x",
                "speed": "1000",
                "status": "o",
                "vlan": "100-101"
            }
        ]
    }
]

ポート管理表の生成

前項の出力結果(3)を辞書形式に変換し、CSVで出力した結果は以下の通りです。
portlist_output.png

前回のポート管理表と比較すると、Gi0/1とGi0/2にコマンド「switchport trunk allowed vlan 100-101」を追加したためセルE10とE11に違いはありますが、それ以外は基本的に同じものが生成されました。

最後に

これまでNW機器のパーサーとしてTextFSMやGenie Parserを使っていましたが、自分の環境に合わせたパーサーを自作したい場合、機能性やカスタマイズ性を考慮すると、TTPも有力な選択肢になると思います。
今回ご紹介したファイル一式はGitHub - portlist_generatorにアップロードしていますので、参考になれば幸いです。

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