add Chapter4

Latex/Chapter2.tex

@@ -1,40 +1,92 @@
-\section{Обзор существующих решений}
+\section{Обзор графических средств описания сетевых конфигураций}
 \label{sec:Chapter2} \index{Chapter2}
 % \todo[inline]{Здесь надо рассмотреть все существующие решения поставленной задачи, но не просто пересказать, в чем там дело, а оценить степень их соответствия тем ограничениям, которые были сформулированы в постановке задачи.}
 
-Существующие решения, близкие к задаче описания конфигурации сети виртуальных машин, можно разделить на три группы: универсальные диаграммеры, сетевые эмуляторы и генераторы диаграмм по текстовому описанию. Их применимость целесообразно оценивать по следующим критериям: возможность изобразить структуру сети, возможность сопоставить элементам сети набор параметров, возможность интерпретировать результат как формализованное описание, пригодное для последующей обработки.
+Существующие графические средства, позволяющие описывать и/или отображать конфигурацию сети виртуальных машин, можно разделить на три группы: универсальные диаграммеры, сетевые эмуляторы и генераторы диаграмм по текстовому описанию. Их применимость целесообразно оценивать по следующим критериям: возможность изобразить структуру сети, возможность сопоставить элементам сети набор параметров, возможность интерпретировать результат как формализованное описание, пригодное для последующей обработки.
 
 \subsection{Универсальные диаграммеры}
 
-К универсальным диаграммерам относятся draw.io \cite{drawio}, Lucidchart \cite{Lucidchart} и Microsoft Visio \cite{Visio}. Такие средства позволяют строить различные виды схем, в том числе сетевые диаграммы. Например, draw.io позиционируется как онлайн-инструмент для построения блок-схем, UML-, ER- и сетевых диаграмм; Microsoft Visio также содержит шаблоны и фигуры для сетевых диаграмм; Lucidchart поддерживает технические диаграммы и визуальное моделирование систем.
+К универсальным диаграммерам относятся такие средства как draw.io \cite{drawio} (рисунок \ref{fig:drawio}), Lucidchart \cite{Lucidchart} (рисунок \ref{fig:lucidchart}) и Microsoft Visio \cite{Visio} (рисунок \ref{fig:visio}). Такие средства позволяют строить различные виды схем, в том числе сетевые диаграммы. Например, draw.io позиционируется как онлайн-инструмент для построения блок-схем, UML-, ER- и сетевых диаграмм; Microsoft Visio также содержит шаблоны и фигуры для сетевых диаграмм; Lucidchart поддерживает технические диаграммы и визуальное моделирование систем.
 
-Основное преимущество таких решений состоит в удобстве визуального построения схемы. Пользователь может быстро расположить элементы, провести связи между ними и получить наглядное изображение топологии. Однако для поставленной задачи этого недостаточно. Диаграмма в таких системах в первую очередь является графическим объектом: она хорошо передаёт внешний вид структуры, но не задаёт строгую модель данных сетевой конфигурации. Параметры виртуальных машин, интерфейсов, MAC-адресов, IP-адресов и сетевых сегментов могут быть добавлены только как текстовые подписи или дополнительные свойства объектов, но их последующая автоматическая интерпретация становится нетривиальной.
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/drawio.png}
+\caption{Пример работы в draw.io}
+\label{fig:drawio}
+\end{figure}
 
-Следовательно, универсальные диаграммеры могут использоваться для иллюстрации результата, но не являются подходящей основой для хранения и воспроизводимого редактирования конфигурации. Они не обеспечивают требуемой проверяемости описания и плохо подходят для ситуации, когда одному элементу сети необходимо сопоставить множество формализованных атрибутов.
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/lucidchart.png}
+\caption{Пример диаграммы в Lucidchart}
+\label{fig:lucidchart}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/visio.png}
+\caption{Пример работы в Visio}
+\label{fig:visio}
+\end{figure}
+
+Основное преимущество таких решений состоит в удобстве визуального построения схемы сети. Пользователь может быстро расположить элементы, провести связи между ними и получить наглядное изображение сетевой топологии. Однако для поставленной задачи этого недостаточно. Диаграмма в таких системах в первую очередь является графическим объектом: она хорошо передаёт внешний вид структуры, но не задаёт строгую модель данных сетевой конфигурации. Параметры виртуальных машин, интерфейсов, MAC-адресов, IP-адресов и сетевых сегментов могут быть добавлены только как текстовые подписи или дополнительные свойства объектов, но их последующая автоматическая интерпретация становится нетривиальной.
+
+Следовательно, универсальные диаграммеры могут использоваться для иллюстрации результата, но не являются подходящей основой для хранения и редактирования конфигурации. Они не обеспечивают требуемой проверяемости описания и плохо подходят для ситуации, когда одному элементу сети необходимо сопоставить множество формализованных атрибутов.
 
 \subsection{Сетевые эмуляторы}
 
-Ко второй группе относятся сетевые эмуляторы, например Cisco Packet Tracer \cite{Cisco} и Huawei eNSP \cite{eNSP}. Cisco Packet Tracer предназначен для обучения сетевым технологиям и позволяет моделировать работу сетей в виртуальной лабораторной среде; Huawei eNSP также описывается как симулятор устройств, применяемый для подготовки в области передачи данных.
+Ко второй группе относятся сетевые эмуляторы, например Cisco Packet Tracer \cite{Cisco} (рисунок \ref{fig:cisco}) и Huawei eNSP \cite{eNSP} (рисунок \ref{fig:ensp}). Cisco Packet Tracer предназначен для обучения сетевым технологиям и позволяет моделировать работу сетей в виртуальной лабораторной среде; Huawei eNSP также описывается как симулятор устройств, применяемый для подготовки в области передачи данных.
 
-Эти решения ближе к реальной настройке сети, чем универсальные диаграммеры: они позволяют не только нарисовать топологию, но и моделировать поведение сетевых устройств. Однако их назначение отличается от цели данной работы. Они ориентированы на эмуляцию оборудования конкретного производителя и обучение настройке сетевых устройств, а не на универсальное формализованное описание конфигурации сети виртуальных машин для лабораторных стендов.
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/cisco.png}
+\caption{Пример работы в Cisco Packet Tracer}
+\label{fig:cisco}
+\end{figure}
 
-(стоит ли писать) Кроме того, сетевые эмуляторы оказываются избыточными для рассматриваемой задачи. В работе требуется зафиксировать структуру конфигурации, известные и неизвестные параметры элементов, обеспечить редактируемость и экспорт описания. Полноценная симуляция сетевых протоколов и поведения оборудования для этого не требуется.P 
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/ensp.png}
+\caption{Пример работы в Huawei eNSP}
+\label{fig:ensp}
+\end{figure}
 
-Также такие системы хуже подходят для независимого структурированного хранения модели, которую можно было бы использовать как источник данных для разных представлений: таблицы, диаграммы или YAML-файла.
+Эти решения ближе к реальной настройке сети, чем универсальные диаграммеры: они позволяют не только нарисовать топологию, но и моделировать поведение сетевых устройств. Однако их назначение далеко от цели данной работы. Диаграммеры в их составе ориентированы на описание сети на основе оборудования конкретного производителя, а не на универсальное формализованное описание конфигурации сети виртуальных машин для лабораторных стендов.
 
 \subsection{Генераторы диаграмм}
 
-Третью группу составляют генераторы диаграмм по текстовому описанию: D2 \cite{D2}, Graphviz \cite{Graphviz}, PlantUML \cite{PlantUML}. Все три инструмента используют декларативный язык, позволяющий преобразовывать текстовое описание в диаграмму и выполняют смежные задачи.
+Третью группу составляют генераторы диаграмм по текстовому описанию: D2 \cite{D2} (рисунок \ref{fig:d2netw}), Graphviz \cite{Graphviz} (рисунок \ref{fig:graphviz}), PlantUML \cite{PlantUML} (рисунок \ref{fig:plantuml}). Все три инструмента используют декларативный язык, позволяющий преобразовывать текстовое описание в диаграмму и выполняют смежные задачи.
 
-Такие инструменты лучше соответствуют требованию воспроизводимости, поскольку исходное описание диаграммы хранится в текстовом виде, что упрощает интеграцию с программной реализацией. По этой причине генераторы диаграмм могут быть полезны как вспомогательный механизм визуализации сетевой топологии. В частности, в рамках работы D2 используется для построения графа L1 топологии сети на основе внутренней модели данных.
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/d2netw.png}
+\caption{Пример диаграммы в D2}
+\label{fig:d2netw}
+\end{figure}
 
-Однако эти решения не решают задачу полностью. Их основной результат — диаграмма, а не предметная модель конфигурации сети виртуальных машин. Узлы и связи в таких языках можно снабжать дополнительными атрибутами, наращивая необходимые свойства, но такое представление, по мере увеличения сложности топологии, быстро становится трудно читаемым. Генератор диаграмм может отобразить уже подготовленную модель, но не заменяет саму модель данных и табличный способ её редактирования.
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/graphviz.png}
+\caption{Пример диаграммы в Graphviz}
+\label{fig:graphviz}
+\end{figure}
+
+\begin{figure}[htbp]
+\centering
+\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/plantuml.png}
+\caption{Пример диаграммы в PlantUML}
+\label{fig:plantuml}
+\end{figure}
+
+Такие инструменты упрощают интеграцию с программной реализацией, поскольку исходное описание диаграммы хранится в текстовом виде. По этой причине генераторы диаграмм могут быть полезны как вспомогательный механизм визуализации сетевой топологии. В частности, в рамках данной работы D2 используется для построения графа L1 топологии сети на основе внутренней модели данных.
+
+Однако эти средства не решают задачу полностью. Они позволяют генерировать диаграмму, но не редактировать ее структуру или атрибуты ее элементов. Узлы и связи во входных языках таких средств можно снабжать дополнительными атрибутами, наращивая необходимые свойства, но такое представление, по мере увеличения сложности топологии, быстро становится трудно читаемым. Генератор диаграмм может отобразить уже подготовленное описание сетевой диаграммы, но не предоставляет язык описания конфигурации сети и способ её редактирования.
 
-\todo[inline]{картиночек, насколько неудобно в графе держать}
 
 \subsection{Вывод}
 
-Рассмотренные решения покрывают отдельные аспекты поставленной задачи, но не удовлетворяют ей полностью. Универсальные диаграммеры удобны для ручного построения схем, но плохо подходят для формализованного хранения параметров. Сетевые эмуляторы позволяют моделировать работу сети, но являются избыточными и ориентированы на симуляцию, а не на независимое описание конфигурации виртуальных машин. Генераторы диаграмм обеспечивают воспроизводимую визуализацию, однако требуют внешней модели данных, в которой будут определены сущности, атрибуты и правила экспорта.
+Рассмотренные решения покрывают отдельные аспекты поставленной задачи, но не позволяют ее решить полностью. Универсальные диаграммеры удобны для ручного построения схемы сети, однако результат их работы в первую очередь является графическим представлением. Такие средства плохо подходят для хранения набора формализованных параметров устройств, интерфейсов и сетевых сегментов, а также для последующей программной обработки этого описания. Сетевые эмуляторы ориентированы на оборудование и сценарии конкретного производителя, что ограничивает их применимость для описания лабораторных стендов общего вида. Генераторы диаграмм по текстовому описанию лучше подходят для интеграции с программной реализацией, поскольку позволяют получать визуальное представление на основе текстовых данных. Тем не менее их основная функция заключается в построении диаграммы, а не в задании и редактировании конфигурации сети.
 
-Таким образом, в качестве основы разрабатываемого решения целесообразно использовать не формат диаграммы, а структурированную модель данных сетевой конфигурации. Диаграмма и YAML-файл в этом случае выступают вспомогательными представлениями: диаграмма используется для визуального контроля топологии, а YAML — как пример формализованного экспорта описания. Такой подход соответствует цели работы: разработать инструмент планирования частично сконфигурированных сетевых конфигураций с табличным вводом, воспроизводимым хранением и возможностью дальнейшей обработки.
+Таким образом, в качестве основы разрабатываемого решения целесообразно использовать не формат диаграммы, а структурированную модель данных сетевой конфигурации. Диаграмма в этом случае рассматривается как вспомогательное представление. D2 был выбран в качестве генератора диаграмм, поскольку для него существует лёгкая в использовании библиотека в языке Python \cite{py-d2}, позволяющая генерировать текстовое описание диаграммы. Другие генераторы диаграмм также могли бы использоваться.
 
+\todo[inline]{Трудно обосновать d2, т.к. действительно любой другой также можно было бы использовать, выбирали только потому что библиотека простая и диаграммки красивые}