Python网络编程实现自动化，简化Telnet网络配置工作
网络工程领域不断出现新的协议、技术、交付和运维模式。传统网络面临着云计算、人工智能等新连接需求的挑战。企业也在不断追求业务的敏捷、灵活和弹性。在这些背景下，网络自动化变得越来越重要。
网络编程与自动化旨在简化工程师网络配置、管理、监控和操作等相关工作，提高工程师部署和运维效率。本课程定位于指导网络工程师初步了解Python编程实现网络自动化
背景：传统网络运维困境
传统的网络运维工作需要网络工程师手动登录网络设备，人工查看和执行配置命令，肉眼筛选配置结果。这种严重依赖“人”的工作方式操作流程长，效率低下，而且操作过程不易审计。
经典运维场景
在工作中你是否遇到过这样的场景：
1.设备升级：现网有数千台网络设备，你需要周期性、批量性地对设备进行升级。
2.配置审计：企业年度需要对设备进行配置审计。例如要求所有设备开启sTelnet功能，以太网交换机配置生成树安全功能。你需要快速地找出不符合要求的设备。
3.配置变更：因为网络安全要求，需要每三个月修改设备账号和密码。你需要在数千台网络设备上删除原有账号并新建账号。
网络自动化
网络自动化，通过工具实现网络自动化地部署、运行和运维，逐步减少对“人”的依赖。这能够很好地解决传统网络运维的问题。
业界有很多实现网络自动化的开源工具，例如Ansible、SaltStack、Puppet、Chef等。从网络工程能力构建的角度考虑，更推荐工程师具备代码编程能力。
基于编程实现的网络自动化
近几年随着网络自动化技术的兴起，以Python为主的编程能力成为了网络工程师的新技能要求。
Python编写的自动化脚本能够很好的执行重复、耗时、有规则的操作。
举例：Python实现设备自动化配置
网络自动化能做什么？最直观的一个网络自动化例子就是自动化配置设备。我们可以把这个过程分为两个步骤：编写配置文件和编写Python代码将配置文件推送到设备上。
首先用命令行方式写配置脚本，然后通过Telnet/SSH将它传到设备上运行。这种方式对于初学网络编程与自动化的网络工程师来说，比较容易理解。本章节主要介绍这种方式实现网络自动化。
编程语言
编程语言（Programming Language），是一种用于编写计算机程序的语言，用于控制计算机的行为。
按照语言在执行之前是否需要编译区分，可以将编程语言分为需要编译的编译型语言（Compiled Language），不需要编译的解释型语言（Interpreted Language） 。
计算技术栈与程序执行过程
高级编程语言 - 编译型语言
编译型语言：编译型语言的程序在执行之前有一个编译过程，把程序编译成为机器语言的文件。运行时不需要重新翻译，直接使用编译的结果。典型的如C/C++/Go语言，都属于编译型语言。
从源码到程序的过程：源码需要由编译器、汇编器翻译成机器指令，再通过链接器链接库函数生成机器语言程序。机器语言必须与CPU的指令集匹配，在运行时通过加载器加载到内存，由CPU执行指令。
高级编程语言 - 解释型语言
解释型语言：解释型语言的程序不需要在运行前编译，在运行程序的时候才逐行翻译。典型的如JAVA/Python语言，都属于解释型语言。
从源码到程序的过程：解释型语言的源代码由编译器生成字节码，然后再由虚拟机（JVM/PVM）解释执行。虚拟机将不同CPU指令集的差异屏蔽，因此解释型语言的可移植性相对较好。
什么是Python？
Python是一门完全开源的高级编程语言。它的作者是Guido Van Rossum。
Python的优点：
•Python拥有优雅的语法、动态类型具有解释性质。能够让学习者从语法细节的学习中抽离，专注于程序逻辑。
•Python同时支持面向过程和面向对象的编程。
•Python拥有丰富的第三方库。
Python可以调用其他语言所写的代码，又被称为胶水语言。
Python的缺点：
•运行速度慢。Python是解释型语言，不需要编译即可运行。代码在运行时会逐行地翻译成CPU能理解的机器码，这个翻译过程非常耗时。
由于Python具有非常丰富的第三方库，加上Python语言本身的优点，所以Python可以在非常多的领域内使用：人工智能、数据科学、App、自动化运维脚本等。
Python代码执行过程
Python程序编译运行的过程Python程序编译运行的过程
操作过程：
1、在操作系统上安装Python和运行环境。
2、编写Python源码。
3、编译器运行Python源码，编译生成pyc文件（字节码）。
4、Python虚拟机将字节码转换为机器语言。
5、硬件执行机器语言。
初识Python代码 - 交互式运行
Python有两种运行方式，交互式运行和脚本式运行。
交互式编程不需要创建脚本文件，是通过 Python 解释器的交互模式编写代码。
代码块：
C:UsersRichard>python
Python 3.7.4 (default, Aug 9 2019, 18:34:13) [MSC v.1915 64 bit (AMD64)] :: Anaconda, Inc. on win32
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> print ("hello world")
hello world
>>> a = 1
>>> b = 2
>>> print ( a + b )
3
>>>
初识Python代码 - 脚本式运行
脚本模式里的代码可以在各种Python编译器或者集成开发环境上运行。例如Python自带的IDLE、Atom、Visual Studio、Pycharm和Anaconda等。
Python编码规范
编码规范是使用Python编写代码时应遵守的命名规则、代码缩进、代码和语句分割方式等。良好的编码规范有助于提高代码的可读性，便于代码的维护和修改。
例如分号、圆括号、空行和空格的使用规范建议如下：
Python编码规范 - 标识符命名
Python标识符用于表示常量、变量、函数以及其他对象的名称。
标识符通常由字母、数字和下划线组成，但不能以数字开头。标识符大小写敏感，不允许重名。如果标识符不符合规则，编译器运行代码时会输出SyntaxError语法错误。
备注：
•Python最基本的数据类型有布尔型（True/False）、整数、浮点型、字符串型。Python里的所有数据（布尔值、整数、浮点、字符串，甚至大型数据结构、函数以及程序）都是以对象（object）的形式存在的。这使得Python语言有很强的统一性。
•运行结果分别为10，20，Richard，2，SyntaxError（语法错误）。
•本文不对Python语法做针对介绍，更多Python语法请参考HCIP课程。
Python编码规范 - 代码缩进
在Python程序中，代码缩进代表代码块的作用域。如果一个代码块包含两个或更多的语句，则这些语句必须具有相同的缩进量。对于Python而言代码缩进是一种语法规则，它使用代码缩进和冒号来区分代码之间的层次。
编写代码时候，建议使用4个空格来生成缩进。如果程序代码中使用了错误的缩进，则会在运行中发出IndentationError错误信息。
Python编码规范 - 使用注释
•注释就是在程序中添加解释说明，能够增强程序的可读性。在Python程序中，注释分为单行注释和多行注释。
•单行注释以 # 字符开始直到行尾结束。
•多行注释内容可以包含多行，这些内容包含在一对三引号内（’’’…’’’或者”””…”””）。
Python编码规范 - 源码文件结构
一个完整的Python源码文件一般包含几个组成部分：解释器和编码格式声明、文档字符串、模块导入和运行代码。
如果会在程序中调用标准库或其他第三方库的类时，需要先使用import或from… import语句导入相关的模块。导入语句始终在文件的顶部。在模块注释或文档字符串(docstring)之后。
Python的函数与模块
函数(Function)是组织好的、可重复使用的一段代码。它能够提高程序的模块化程度和代码利用率。函数使用关键字 def 定义。
模块(Module)是一个保存好的Python文件。模块可以由函数或者类组成。模块和常规Python程序之间的唯一区别是用途不同：模块用于被其他程序调用。因此，模块通常没有main函数。
Python的类与方法
类(Class)是用来描述具有一类相同的属性和方法的集合。类的定义使用关键字 class。
被实例化的类的”函数”被称作方法(Method)。类定义方法时候必须携带 self 关键字，它表示类的实例本身。
telnetlib介绍
telnetlib是Python标准库中的模块。它提供了实现Telnet功能的类telnetlib.Telnet。
这里通过调用telnetlib.Telnet类里的不同方法实现不同功能。
案例：使用telnetlib登陆设备
案例描述：
现有一台网络设备作为Telnet服务器，需要实现使用Python telnetlib作为Telnet客户端登录此设备。
实现过程分为四个步骤：
1、配置设备Telnet服务。
2、手动验证和查看Telnet登录步骤，作为代码实现的参考。
3、编写和运行Python代码。
4、验证结果。
案例：使用telnetlib登陆设备
配置设备接口地址：
[Huawei] interface GE 1/0/0
[Huawei -GE1/0/0] ip add 192.168.10.10 24
[Huawei -GE1/0/0] quit
配置设备Telnet服务：
[Huawei] user-interface vty 0 4
[Huawei-ui-vty0-4] authentication-mode password
[Huawei-ui-vty0-4] set authentication password simple Huawei@123
[Huawei-ui-vty0-4] protocol inbound telnet
[Huawei-ui-vty0-4] user privilege level 15
[Huawei-ui-vty0-4] quit
[Huawei] telnet server enable
案例：使用telnetlib登陆设备
案例：使用telnetlib登陆设备
案例：运行结果对比
手动Telnet登录结果：
C:UsersRichard>telnet 192.168.10.10
Login authentication
Password:
Info: The max number of VTY users is 5, and the number of current VTY users on line is 1. The current login time is 2020-01-15 21:12:57.
<Huawei>
Python代码运行结果：
#编译器运行Python代码
Info: The max number of VTY users is 5, and the number
of current VTY users on line is 1.
The current login time is 2020-01-15 22:12:57.
<Huawei>
总结：
网络自动化是通过工具实现网络自动化的部署、运行和运维，逐步减少对“人”的依赖。可以通过编程语言或者工具实现。
Python是一门完全开源的高级编程语言，语法简单，容易学习。拥有丰富的标准库和第三方库，适用于网络工程领域。
Python的telnetlib模块提供了实现Telnet功能的类telnetlib.Telnet。可以让您初窥网络编程与自动化世界！华为更多开放可编程内容请参考HCIP-Datacom！
