基于Python的運(yùn)營商風(fēng)險(xiǎn)操作分析工具

沈 昀，張巖凱

（中國電信股份有限公司無錫分公司，江蘇 無錫 214000）

0 引言

當(dāng)數(shù)據(jù)網(wǎng)中的設(shè)備或者業(yè)務(wù)配置不能滿足業(yè)務(wù)發(fā)展需要，影響到網(wǎng)絡(luò)的健康運(yùn)行，就需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行物理結(jié)構(gòu)或者業(yè)務(wù)邏輯上的修改，也稱為風(fēng)險(xiǎn)操作。風(fēng)險(xiǎn)操作時(shí)會(huì)影響到承載業(yè)務(wù)，所以需要提取受影響設(shè)備以及接入號(hào)，并提前通知用戶。以 2019年為例，某百萬規(guī)模城域網(wǎng)一年風(fēng)險(xiǎn)操作總數(shù)為849次，其中數(shù)據(jù)專業(yè) 145次，光纜專業(yè) 597次，動(dòng)力專業(yè) 87次，其他專業(yè) 20次，每天平均 2-3次。

1 問題背景和工具目標(biāo)

1.1 問題背景

城域網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)操作流程大致分為 4步，具體如下：

（1）風(fēng)險(xiǎn)操作內(nèi)容整理：包括名稱、原因、設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀、影響范圍、執(zhí)行時(shí)間、割接時(shí)長、人員安排、實(shí)施步驟、測(cè)試方案、回退方案等。

（2）風(fēng)險(xiǎn)操作審批：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，提前 7-20天發(fā)起風(fēng)險(xiǎn)操作審批。

（3）風(fēng)險(xiǎn)操作發(fā)布：通過網(wǎng)站、電話、營業(yè)廳、短信、報(bào)紙等方式提前 3天發(fā)布風(fēng)險(xiǎn)操作公告，通知政企客戶。

（4）風(fēng)險(xiǎn)操作實(shí)施。其中，風(fēng)險(xiǎn)操作分析占據(jù)了風(fēng)險(xiǎn)操作內(nèi)容整理的大部分時(shí)間，以 XL局7750設(shè)備主控板升級(jí)為例，數(shù)據(jù)專業(yè)操作步驟如下：

步驟1：整理 XL-7750設(shè)備的上下聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中下聯(lián)方向需要包含匯聚層和接入層 2個(gè)層級(jí)。

步驟2：將拓?fù)渲械脑O(shè)備名稱，轉(zhuǎn)換為網(wǎng)管告警屏蔽系統(tǒng)可以識(shí)別的 IP地址清單。

步驟3：導(dǎo)出拓?fù)涞闹械膶＞€交換機(jī)下的專線接入號(hào)碼。

步驟 4：導(dǎo)出拓?fù)渲械?OLT下的專線接入號(hào)碼（目前只有單臺(tái)導(dǎo)出Web界面）。（目前只有單臺(tái)導(dǎo)出 Web界面）。

以上涉及業(yè)務(wù)端口 805個(gè)，交換機(jī) 15臺(tái)，OLT72臺(tái)，專線用戶 1，357個(gè)。從設(shè)備清單整理，到通過 Web界面導(dǎo)出專線用戶整理成表格，共需花費(fèi)時(shí)間約2小時(shí)。

除分析時(shí)間長，消耗大量人力外以外，人工方式還存在錯(cuò)漏隱患。一旦發(fā)生，目前檢查手段不直接，人工重查過程繁復(fù)。

1.2 功能目標(biāo)

在風(fēng)險(xiǎn)操作分析 4的步驟中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)整理需要半小時(shí)； Web接口導(dǎo)出 72臺(tái)OLT對(duì)應(yīng)的專線用戶，每臺(tái)需要 1分鐘，總共需要 1小時(shí)12分鐘左右。這兩個(gè)環(huán)節(jié)占據(jù)了總時(shí)長的 85%左右。而在目前的城域網(wǎng)設(shè)備中，接口下有規(guī)范化的描述字段，字段包括了連接方向、對(duì)端設(shè)備名稱、對(duì)端設(shè)備端口以及光路編碼。通過規(guī)劃端口描述，理論上可以推導(dǎo)出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。因此，風(fēng)險(xiǎn)操作分析工具關(guān)鍵功能需求設(shè)定如下：

步驟1：根據(jù)目標(biāo)設(shè)備以及端口描述，實(shí)現(xiàn)上下聯(lián)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)，下聯(lián)方向需要發(fā)現(xiàn)到接入層。

步驟2：設(shè)備名稱和 IP地址自動(dòng)匹配，如果涉及到物理交換機(jī)和虛擬交換機(jī)，需要對(duì)它們的名稱進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

步驟3：OLT專線用戶通過 Web接口批量，免人工干預(yù)導(dǎo)出。

步驟4：根據(jù)拓?fù)浔砩娠L(fēng)險(xiǎn)操作影響范圍屏蔽表。

2 割接分析工具介紹

2.1 風(fēng)險(xiǎn)操作原始輸入介紹

以某南方電信分公司為例，風(fēng)險(xiǎn)操作原始輸入一般有兩種形式：

（1）形式 1：電子表格形式。在一般的光纜割接中，纜線維護(hù)部門通常提供一張光纜割接表。表中包括風(fēng)險(xiǎn)操作涉及的光路編碼、光路名稱、對(duì)端設(shè)備名稱、對(duì)端端子、線纜名稱、纜段編碼等。其中，光路編碼和實(shí)際光路一一對(duì)應(yīng)，其他字段由于人工更新不準(zhǔn)確、不及時(shí)等關(guān)系，不能作為參考字段。

（2）形式 2：設(shè)備 IP形式。當(dāng)設(shè)備版本升級(jí)、替換，此時(shí)風(fēng)險(xiǎn)操作分析的起點(diǎn)就是某臺(tái)特定設(shè)備的 IP地址。

2.2 表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）城域網(wǎng)設(shè)備總表。端口描述表用來存放城域網(wǎng)所有設(shè)備的名稱、 IP地址、端口以及端口描述。表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

device_name：設(shè) 備 名 稱； device_ip：IP地 址；interface：端口編號(hào)； description：端口描述。

（2）拓?fù)浔?。拓?fù)浔碛脕泶娣旁O(shè)備的上下聯(lián)拓?fù)湫畔?，表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

f_node：父節(jié)點(diǎn)設(shè)備名稱； f_port：父節(jié)點(diǎn)接口名稱； description：端口描述； peer_name：對(duì)端設(shè)備名稱；peer_port：對(duì)端設(shè)備 IP地址； peer_ interface：對(duì)端設(shè)備端口； f_no：光路編碼； level：設(shè)備層級(jí)。

（3）影響范圍表。影響范圍表是拓?fù)浔淼囊粋€(gè)子集，表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下：

device_ip：被影響設(shè)備 IP地址； interface：被影響設(shè)備端口。

2.3 城域網(wǎng)設(shè)備總表和拓?fù)浔淼纳?/h3>

2.3.1 生成城域網(wǎng)設(shè)備總表

首先通過專業(yè)網(wǎng)管導(dǎo)出各型號(hào)設(shè)備清單，其次利用python的pexpect模塊依次采集設(shè)備名稱，端口，端口描述并保存。

2.3.2 生成拓?fù)浔?/p>

步驟1：采集風(fēng)險(xiǎn)操作目標(biāo)設(shè)備的端口和端口描述，存入風(fēng)險(xiǎn)操作拓?fù)浔?，層?jí)設(shè)置為 0，代表此設(shè)備本身。

步驟2：分析端口描述，獲得連接方向（上聯(lián)、下聯(lián)、同級(jí)），對(duì)端設(shè)備名稱等信息。同時(shí)根據(jù)設(shè)備名稱判斷該設(shè)備的層級(jí)（核心層、匯聚層、接入層），上聯(lián)設(shè)備層級(jí)設(shè)置依次加1，下聯(lián)設(shè)備層級(jí)設(shè)置依次減 1。

城域網(wǎng)端口描述：“ uT：X X-X X-XX-CR-1. MAN.NE5000E：（F1303281XXX）10GE1/9/0/17”，正則表示式：“r e.c om pi le（r '.*[u p d]T：（.* . MAN..*）：（（.*））（.*）'）”。其中組 1-3分別匹配了設(shè)備名稱，光路編碼以及端口。

步驟3：以城域網(wǎng)業(yè)務(wù)控制層設(shè)備為例，首先保存三個(gè)連接方向的端口描述，通過描述獲得設(shè)備名稱；其次查找城域網(wǎng)設(shè)備總表，獲得設(shè)備 IP地址。

步驟4：比對(duì)每一條描述的設(shè)備層級(jí)，跳過接入層，繼續(xù)采集匯聚層設(shè)備的端口描述，存入割接拓?fù)浔?，返回步驟 2，直至產(chǎn)生一張以某臺(tái)風(fēng)險(xiǎn)操作目標(biāo)設(shè)備為根，與其下匯聚層，接入層設(shè)備組成的樹型拓?fù)浔怼?/p>

2.3.3 生成影響范圍表

首先，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)操作需要，根據(jù)設(shè)備名稱、層級(jí)，挑選出影響范圍內(nèi)的設(shè)備；其次，根據(jù)相關(guān)規(guī)范清洗端口編碼，并和設(shè)備 IP組合成可導(dǎo)入網(wǎng)管的割接屏蔽表。

2.4 通過Web接口獲取專線用戶信息

2.4.1 接口程序的編寫

根據(jù)需求，需要編寫兩個(gè)接口程序：第一個(gè)用于導(dǎo)出光路編碼對(duì)應(yīng)的線路信息（包括光路編碼，光路兩端設(shè)備 IP，光路兩端設(shè)備端口）；第二個(gè)用于導(dǎo)出IP地址對(duì)應(yīng)的專線用戶信息（包括專線用戶接入號(hào)，專線所屬設(shè)備 IP和專線所屬設(shè)備端口），涉及 urllib，requests，http，json等模塊，大致步驟如下 ：

步驟1：根據(jù)抓包結(jié)果或者網(wǎng)頁源代碼，獲得目標(biāo)url。

步驟2：獲取網(wǎng)站 cookies。

步驟3：將目標(biāo) url、cookies，以及請(qǐng)求頭封裝并提交，獲取結(jié)果并保存成字符串。由于 Web接口響應(yīng)存在超時(shí)幾率，每輪需要新建一個(gè)臨時(shí)列表，保存非 200返回代碼的請(qǐng)求，并循環(huán)發(fā)送，直到臨時(shí)列表為空。

步驟4：分析結(jié)果字符串并提取可用信息，一般為json格式。

2.4.2 專線用戶信息的獲取

若原始輸入為電子表格形式，第一步根據(jù)光路編碼，通過接口獲取編碼對(duì)應(yīng)的設(shè)備 IP，端口；第二步獲取 IP對(duì)應(yīng)的專線用戶信息。若原始輸入為 IP形式，第一步遍歷端口描述生成下聯(lián)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浔?，第二步根?jù)拓?fù)浔碇械?IP獲取專線用戶信息。

2.5 專線用戶數(shù)據(jù)清洗和提取

（1）在涉及部分端口的分險(xiǎn)操作場(chǎng)景中，專線的提取需要精確到設(shè)備端口。此時(shí)需要對(duì)從 Web接口提取到的端口字段（光路兩端設(shè)備端口，專線所屬設(shè)備端口）清洗，去除多余前置零和前置端口類型，并將四段式端口編碼轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的三段式。清洗后，關(guān)聯(lián)查找得到被風(fēng)險(xiǎn)操作影響到的專線用戶信息。

（2）在涉及設(shè)備上聯(lián)鏈路的風(fēng)險(xiǎn)操作場(chǎng)景下，如果風(fēng)險(xiǎn)操作涉及某臺(tái)設(shè)備的所有上聯(lián)，此時(shí)設(shè)備存在業(yè)務(wù)全阻可能，此時(shí)需導(dǎo)出整臺(tái)設(shè)備下的專線用戶信息，解決方法如下：

步驟1：根據(jù)城域網(wǎng)設(shè)備總表中的設(shè)備名稱，端口描述，提取出所有設(shè)備上聯(lián)方向的端口編號(hào)和光路編碼；

步驟2：根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)操作原始表中提供的光路編碼或者設(shè)備名稱 +端口編號(hào)，與步驟 1得到的設(shè)備上聯(lián)表進(jìn)行關(guān)聯(lián)查找。如果某臺(tái)設(shè)備的所有上聯(lián)的光路編碼，均出現(xiàn)在風(fēng)險(xiǎn)操作原始表中，則認(rèn)為該設(shè)備存在業(yè)務(wù)全阻可能，并導(dǎo)出其下所有專線用戶。

2.6 效果展示

（1）風(fēng)險(xiǎn)操作拓?fù)浔?。程序?huì)根據(jù)端口描述，提取其中的設(shè)備名稱，并嘗試找到設(shè)備的 IP地址，如果沒有找到，則提示“ not found in total_df”；若描述本身不合法，則提示“ des not match”；若找到 IP，則把 IP寫入?！發(fā)evel 1”代表為割接設(shè)備的直連設(shè)備，“ level 2”則代表為割接設(shè)備的二級(jí)設(shè)備。

（2）風(fēng)險(xiǎn)屏蔽結(jié)果列表，撥號(hào)設(shè)備列表，專線用戶信息列表效果展示。程序輸出每臺(tái) OLT的IP地址以及關(guān)聯(lián)專線用戶的數(shù)量。并把所有專線號(hào)碼全部存入一個(gè)列表。最后將設(shè)備屏蔽，撥號(hào)用戶屏蔽，專線用戶存入電子表格，該表格可直接導(dǎo)入告警系統(tǒng)，起到告警屏蔽作用。部分結(jié)果如圖 1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)操作分析工具效果展示

3 結(jié)束語

本文從風(fēng)險(xiǎn)操作流程出發(fā)，分析了各環(huán)節(jié)耗時(shí)，針對(duì)其中風(fēng)險(xiǎn)操作拓?fù)湔硪约皩＞€用戶提取環(huán)節(jié)，開發(fā)了基于Python的風(fēng)險(xiǎn)操作自動(dòng)分析工具。相比人工方式，將分析時(shí)長從1小時(shí)縮短到了5分鐘，同時(shí)提高了分析準(zhǔn)確性。