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    • シスコルータのコンフィグ作成をPythonで自動化してみた！

    広告メディア事業部広告メディア事業部
    2021.03.01

    IT技術

    シスコルータのコンフィグ作成をPythonで自動化してみよう！

    シスコルータのコンフィグ作成を、「仕事で任された！」という方も、中にはいるかもしれません。

    ざっくり言ってしまえば、コンフィグ内容は、主にポートと VLAN の「追加・削除」となります。

    過去のコンフィグを、コピぺして編集するのも良いと思います。

    ですが、よく出てくる案件なので、できる限り自動化を目指したいですよね？

    そこで今回は、ルーターの VLAN 追加のコンフィグ作成を、Python を使って自動化してみたいと思います！

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    実行環境

    今回は、以下のような環境で、シスコルータのコンフィグ作成を自動化していきます。

    1. OS : Mac OS X 10.15.6
    2. Ciscoシミュレータ : Packet Tracer 7.3
    3. Pythonバージョン : 3.8.6

    では早速、はじめていきましょう！

    既存ネットワークを構築する

    既存ネットワークとして、以下のようなネットワークを構成します。

    PC0 は VLAN10 、PC1 は VLAN20 と分かれており、Router1 と Switch は、トランクリンクで接続されています。

    既存ネットワークを構築する

    PC0の設定

    PC0 の設定は、次の通りです。

    1. IP : 192.168.0.1/24
    2. DG : 192.168.0.254

    PC1の設定

    PC1 の設定は、次のようにしています。

    1. IP : 192.168.1.1/24
    2. DG : 192.168.1.254

    Switch1の設定（コンフィグ）

    以下のコンフィグを、テキストファイルに貼り付けて、Switch1 に投入していきます。

    1!
2hostname Switch1
3!
4interface FastEthernet0/1
5 switchport access vlan 10
6 switchport mode access
7!
8interface FastEthernet0/2
9 switchport access vlan 20
10 switchport mode access
11!
12interface FastEthernet0/3
13 switchport access vlan 30
14 switchport mode access
15!
16interface FastEthernet0/4
17 switchport access vlan 40
18 switchport mode access
19!
20interface GigabitEthernet0/1
21 switchport trunk native vlan 100
22 switchport mode trunk
23 switchport nonegotiate
24!

    Router1の設定(コンフィグ)

    次に、以下のコンフィグもテキストファイルに貼り付けて、Router1に投入しておきましょう。

    1!
2hostname Router1
3!
4interface GigabitEthernet0/0/0.10
5 encapsulation dot1Q 10
6 ip address 192.168.0.254 255.255.255.0
7!
8interface GigabitEthernet0/0/0.20
9 encapsulation dot1Q 20
10 ip address 192.168.1.254 255.255.255.0
11!
12interface GigabitEthernet0/0/0.100
13 encapsulation dot1Q 100 native
14 ip address 192.168.100.254 255.255.255.0
15!

    疎通確認

    ここまでで、PC0 から PC1 に、ping が通るか確認してみましょう！

    以下のような、コマンドを叩いて、確認してみてください。

    1C:\>ping 192.168.1.1
2
3Pinging 192.168.1.1 with 32 bytes of data:
4
5Reply from 192.168.1.1: bytes=32 time<1ms TTL=127
6Reply from 192.168.1.1: bytes=32 time=1ms TTL=127
7Reply from 192.168.1.1: bytes=32 time<1ms TTL=127
8Reply from 192.168.1.1: bytes=32 time<1ms TTL=127
9
10Ping statistics for 192.168.1.1:
11    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
12Approximate round trip times in milli-seconds:
13    Minimum = 0ms, Maximum = 1ms, Average = 0ms

    通りましたね！

    変更後ネットワーク

    新たに、PC2 と PC3 の2台の PC が、Switch1 に接続されました。

    PC2 と PC3 が接続する Switch1 のポートには、それぞれ「VLAN30」「VLAN40」が設定されています。

    変更後ネットワーク

    PC2の設定

    PC2 の設定は、次の通りです。

    1. IP : 192.168.2.1/24
    2. DG : 192.168.2.254

    PC3の設定

    PC3 の設定は、以下のようになっています。

    1. IP : 192.168.3.1/24
    2. DG : 192.168.3.254

    疎通確認

    PC0 から、PC2 と PC3 に ping を打ってみます。

    1C:\>ping 192.168.2.1
2
3Pinging 192.168.2.1 with 32 bytes of data:
4
5Reply from 192.168.0.254: Destination host unreachable.
6Reply from 192.168.0.254: Destination host unreachable.
7Reply from 192.168.0.254: Destination host unreachable.
8Request timed out.
9
10Ping statistics for 192.168.2.1:
11    Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
12
13C:\>ping 192.168.3.1
14
15Pinging 192.168.3.1 with 32 bytes of data:
16
17Reply from 192.168.0.254: Destination host unreachable.
18Reply from 192.168.0.254: Destination host unreachable.
19Reply from 192.168.0.254: Destination host unreachable.
20Reply from 192.168.0.254: Destination host unreachable.
21
22Ping statistics for 192.168.3.1:
23    Packets: Sent = 4, Received = 0, Lost = 4 (100% loss),
24
25C:\>

    ですが現状では、期待通りに通信ができませんね…。

    これは、ルータのトランクリンクに、VLAN の追加をしていないためです。

    シスコルータのコンフィグを自動作成

    ここでは、Router1 に「VLAN30」「VLAN40」を追加するコンフィグを、Python を使って作成してみます。

    順に進めていきましょう！

    template.txtにテンプレートを作成する

    まず template.txt に、以下のようなテンプレートを作成します。

    1!
2interface GigabitEthernet$port.$vlan
3 $no encapsulation dot1Q $vlan
4 $no ip address $ip
5!

    「$変数名」の部分が、パラメータと置き換えられ、コンフィグが作成されます。

    param.json にパラメータを定義する

    param.json とした json ファイルに、パラメータを定義しましょう。

    先ほど作成した、template.txt の変数部分が、以下のパラメータに置き換えられます。

    1[
2  {
3    "host":"Router1",
4    "ip":"192.168.2.254/24",
5    "vlan":"30",
6    "port":"0/0/0",
7    "no":""
8  },
9  {
10    "host":"Router1",
11    "ip":"192.168.3.254/24",
12    "vlan":"40",
13    "port":"0/0/0",
14    "no":""
15  }
16]

    generate_route_config.py

    generate_route_config.py に、以下のような処理を記述して、シスコルータのコンフィグを自動作成していきましょう。

    1#!/usr/bin/python3
2from string import Template
3import json
4import ipaddress
5
6# jsonを読み込む
7with open('./param.json', "r") as f:
8    json_ary = json.load(f)
9# テンプレートを読み込む
10with open('./template.txt', "r") as f:
11    tmpl = Template(f.read())
12# 設定するVLANの数だけループ
13for json_data in json_ary:
14    # ipアドレス情報を扱うオブジェクトを設定
15    ip_obj = ipaddress.ip_interface(json_data['ip'])
16    # テンプレート内の変数を該当のパラメータに置換する
17    config = tmpl.substitute(
18        json_data,
19        # IPアドレスとサブネットマスクを設定
20        ip = ip_obj.with_netmask.replace('/', ' '),
21        # VLANを設定
22        vlan = json_data['vlan'],
23        # PORTを設定
24        port = json_data['port'],
25        # パラメータにnoを設定することで設定削除が可能。(今回は追加のため空白)
26        no = json_data['no']
27    )
28    # ホスト名でファイルを書き込む
29    with open(json_data['host'] + '.txt', "a") as f:
30        f.write(config)

    まず、パラメータが定義された json ファイルを読み込む処理が記述されています。

    その後は、テンプレートの変数部分を置換し、コンフィグを自動作成する処理です。

    詳しくは、中のコードを追いながら、確認してみてくださいね！

    実行後コンフィグパッチ

    generate_route_config.py と同じ場所に、param.json と template.txt を配置し実行します。

    1$ ls
2generate_route_config.py	param.json			template.txt
3$ python generate_route_config.py
4$ ls
5Router1.txt			param.json
6generate_route_config.py	template.txt

    すると、Router1.txt が作成されたかと思います。

    1!
2interface GigabitEthernet0/0/0.30
3  encapsulation dot1Q 30
4  ip address 192.168.2.254 255.255.255.0
5!
6!
7interface GigabitEthernet0/0/0.40
8  encapsulation dot1Q 40
9  ip address 192.168.3.254 255.255.255.0
10!

    コンフィグを投入して疎通確認

    作成された Router1.txt を、Router1 に投入していきましょう。

    すると、以下のように「VLAN30」「VLAN40」の設定が追加されるはずです。

    1!
2interface GigabitEthernet0/0/0.10
3 encapsulation dot1Q 10
4 ip address 192.168.0.254 255.255.255.0
5!
6interface GigabitEthernet0/0/0.20
7 encapsulation dot1Q 20
8 ip address 192.168.1.254 255.255.255.0
9!
10interface GigabitEthernet0/0/0.30
11 encapsulation dot1Q 30
12 ip address 192.168.2.254 255.255.255.0
13!
14interface GigabitEthernet0/0/0.40
15 encapsulation dot1Q 40
16 ip address 192.168.3.254 255.255.255.0
17!
18interface GigabitEthernet0/0/0.100
19 encapsulation dot1Q 100 native
20 ip address 192.168.100.254 255.255.255.0
21!

    疎通確認

    最後に、以下のようにコマンドを叩いて、ping が通るか確認してみましょう。

    1C:\>ping 192.168.2.1
2
3Pinging 192.168.2.1 with 32 bytes of data:
4
5Reply from 192.168.2.1: bytes=32 time=1ms TTL=127
6Reply from 192.168.2.1: bytes=32 time<1ms TTL=127
7Reply from 192.168.2.1: bytes=32 time<1ms TTL=127
8Reply from 192.168.2.1: bytes=32 time=1ms TTL=127
9
10Ping statistics for 192.168.2.1:
11    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
12Approximate round trip times in milli-seconds:
13    Minimum = 0ms, Maximum = 1ms, Average = 0ms
14
15C:\>ping 192.168.3.1
16
17Pinging 192.168.3.1 with 32 bytes of data:
18
19Reply from 192.168.3.1: bytes=32 time=32ms TTL=127
20Reply from 192.168.3.1: bytes=32 time<1ms TTL=127
21Reply from 192.168.3.1: bytes=32 time<1ms TTL=127
22Reply from 192.168.3.1: bytes=32 time=1ms TTL=127
23
24Ping statistics for 192.168.3.1:
25    Packets: Sent = 4, Received = 4, Lost = 0 (0% loss),
26Approximate round trip times in milli-seconds:
27    Minimum = 0ms, Maximum = 32ms, Average = 8ms

    PC0 から PC2 と PC3 に、ping が通ることが確認できましたね！

    さいごに

    今回は、VLAN 追加のコンフィグを、Python で作成しました。

    ただ、実際の現場では、もっと設定項目が多いものです。

    だからこそ、煩雑なコンフィグ作成を自動化することは、とても効率が上がるわけですね！

    豊富なライブラリのある Python を使えば、あらゆる業務を自動化できます。

    随所で工夫をして、ぜひ業務の生産性を高めていってくださいね！

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