CursASVK/Latex/Chapter3.tex

\section{Выбор формата табличного представления конфигурации сети}
\label{sec:Chapter3} \index{Chapter3}
% \todo[inline]{Здесь надо декомпозировать большую задачу из постановки на подзадачи и продолжать этот процесс, пока подзадачи не станут достаточно простыми, чтобы их можно было бы решить напрямую (например, поставив какой-то эксперимент или доказав теорему) или найти готовое решение.}

Исходя из результатов обзора, в качестве пользовательской формы задания конфигурации выбрано табличное представление. Такая форма представления удобна тем, что позволяет явно фиксировать элементы сети и их атрибуты, редактировать отдельные значения и проверять заполненность полей. При этом она допускает частично заданные конфигурации: часть параметров может быть указана сразу, а часть оставлена пустой для последующего уточнения.

При разработке табличного представления конфигурации сети виртуальных машин рассматривались два варианта организации данных: представление в первой нормальной форме (далее - 1НФ) и представление в третьей нормальной форме (далее - 3НФ). Оба варианта позволяют структурированно описать сеть, однако различаются сложностью редактирования данных в случае непосредственной работы с таблицами. Вторая нормальная форма отдельно не рассматривалась как самостоятельный вариант представления, поскольку для данной задачи она является промежуточным этапом между компактным пользовательским описанием и полностью разнесённой структурой данных.

Разберём оба представления на примере топологии, изображённой на рисунке~\ref{fig:exmpl1}


\begin{figure}[htbp]
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{files/exmpl1.png}
\caption{Пример топологии}
\label{fig:exmpl1}
\end{figure}

\subsubsection*{Первая нормальная форма}

Первая нормальная форма \cite{DB}:

Переменная отношения находится в \textbf{1НФ} тогда и только тогда, когда в любом допустимом значении этой переменной отношения каждый её кортеж содержит только одно значение для каждого из атрибутов.

В первой нормальной форме данные представляются в виде одной таблицы, где каждая строка содержит атомарные значения: имя узла, интерфейс, адреса, принадлежность сети и т.д. Такое представление остаётся достаточно простым для ручного заполнения и позволяет сразу видеть основную структуру конфигурации.


Пример представления конфигурации сети в 1НФ приведен в таблице \ref{tab:1nf}.

\begin{table}[h!]
\centering
\begin{tabular}{|l|l|l|l|l|}
\hline
\textbf{Name} & \textbf{Role} & \textbf{Interface} & \textbf{Network} & \textbf{Device IP} \\
\hline
PC1 & Host & eth1 & A & 10.0.0.1/24 \\
PC2 & Host & eth1 & B & 10.0.0.2/24 \\
PC3 & Host & eth1 & C & 10.0.0.3/24 \\
PC4 & Host & eth1 & D & 10.0.0.4/24 \\
com\_left & Switch & eth1 & tr &  \\
com\_left & Switch & eth2 & A  &  \\
com\_left & Switch & eth3 & B  &  \\
com\_right & Switch & eth1 & tr &  \\
com\_right & Switch & eth2 & D  &  \\
com\_right & Switch & eth3 & C  &  \\
\hline
\end{tabular}
\caption{Конфигурация сетевых устройств}
\label{tab:1nf}
\end{table}

\subsubsection*{Третья нормальная форма}

Третья нормальная форма \cite{DB}:

Переменная отношения находится в \textbf{3НФ} тогда и только тогда, когда её неключевые атрибуты, если они существуют, являются одновременно:

\begin{enumerate}
    \item взаимно независимыми;
    \item неприводимо зависимыми от первичного ключа.
\end{enumerate}

\begin{itemize}
    \item \textbf{Неключевой атрибут} --- это атрибут, который не входит в состав первичного ключа рассматриваемой переменной отношения.

    \item \textbf{Взаимно независимые атрибуты} --- это два или больше атрибутов, таких что ни один из них функционально не зависит от какой-либо комбинации остальных атрибутов. Подобная независимость подразумевает, что каждый такой атрибут может обновляться независимо от остальных атрибутов.
\end{itemize}

В третьей нормальной форме данные разделяются на отдельные сущности: узлы (устройства), интерфейсы, сетевые сегменты и связи. Каждой из этих сущностей сопоставляется отдельная таблица. Такой подход уменьшает дублирование данных по сравнению с 1НФ, однако делает представление более громоздким. Для понимания одной связи приходится обращаться сразу к нескольким таблицам.

Пример представления конфигурации сети в 3НФ приведен в таблицах \ref{tab:3nf1} - \ref{tab:3nf3}.

\begin{table}[h]
\centering
\begin{tabular}{|l|l|}
    \hline
    Name & Device \\
    \hline
    PC1 & Host \\
    PC2 & Host \\
    PC3 & Host \\
    PC4 & Host \\
    com\_left & Switch \\
    com\_right & Switch \\
    \hline
\end{tabular}
\caption{Сетевые устройства}
\label{tab:3nf1}
\end{table}

\begin{table}[h]
\centering
\begin{tabular}{|l|l|l|}
    \hline
Host Name & Interface & Network \\
\hline
PC1 & eth1 & A \\
PC2 & eth1 & B \\
PC3 & eth1 & C \\
PC4 & eth1 & D \\
com\_left & eth1 & tr \\
com\_left & eth2 & A \\
com\_left & eth3 & B \\
com\_right & eth1 & tr \\
com\_right & eth2 & D \\
com\_right & eth3 & C \\
\hline
\end{tabular}
\caption{Интерфейсы}
\label{tab:3nf2}
\end{table}

\begin{table}[h]
\centering
\begin{tabular}{|l|l|}
    \hline
Interface & IP \\
\hline
PC1.eth1 & 10.0.0.1/24 \\
PC2.eth1 & 10.0.0.2/24 \\
PC3.eth1 & 10.0.0.3/24 \\
PC4.eth1 & 10.0.0.4/24 \\
\hline
\end{tabular}
\caption{IP-адреса интерфейсов}
\label{tab:3nf3}
\end{table}

\subsubsection*{Выбор формы}

В качестве основного пользовательского представления была выбрана первая нормальная форма. Она удобнее в сравнении с 3НФ для ручного заполнения, проще воспринимается при описании лабораторных стендов и не требует постоянного перехода между большим количеством связанных таблиц.

Табличное представление в 1НФ используется как форма ввода, а при дальнейшей обработке данные могут преобразовываться во внутреннюю модель, где отдельно выделяются узлы, интерфейсы и связи. Такой подход сохраняет простоту заполнения таблицы и одновременно позволяет использовать данные для экспорта во входные форматы средства развертывания сетевых конфигураций или средства построения диаграмм топологии.