Контрольная работа на тему Система управления базами данных 2
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2014-11-16Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
ГОУ ВПО «БАШКИРСКАЯ АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ СЛУЖБЫ И УПРАВЛЕНИЯ ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН»
Факультет государственного и муниципального управления
Кафедра профессиональной
коммуникации и документационного
обеспечения управления
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Система управления базами данных
Выполнила:
студентка 2 курса
специальности ДиДОУ
Аблеева А. А.
Проверил:
канд. биол. наук, доцент
Богданов М. Р.
УФА – 2009
План
Введение
1. Теоретические аспекты СУБД
1.1 Основные понятия баз данных
1.2 Функции и компоненты СУБД
1.3 Жизненный цикл СУБД
1.4 Классификация баз данных
1.5 Типы СУБД
2. Обеспечение безопасности БД
2.1 Общие положения
2.2 Методы обеспечения безопасности
Заключение
Библиографический список
Введение
База данных, говоря коротко – это средство для реляционного и эффективного хранения информации. Иными словами, такая база обеспечивает надежную защиту данных от случайной потери или порчи, экономно использует ресурсы (как людские, так и технические) и снабжена механизмами поиска информации, удовлетворяющим разумным требованиям к производительности. Само понятие база данных может означать как отдельный набор данных (например, список телефонов), так и гораздо более сложную систему (например, SQL Server). Базы данных – это один из самых сложных типов коммерческих приложений. Все остальные типы системы, как правило, имеют более – менее близкие аналогии в реальном мире. С точки зрения практического использования текстовые процессоры – это усовершенствованная пишущая машинка. Электронную базу данных, несомненно, освоит не только бухгалтер, но и другой любой пользователь.
В настоящее время разработаны и используются на персональных компьютерах около двадцати систем управления базами данных. Они предоставляют пользователю удобные средства интерактивного взаимодействия с БД и имеют развитый язык программирования.
Актуальность выбранной темы заключается в том, что на данный момент в современных системах управления базами данных имеется возможность не только хранить данные в своих структурах, но и хранить программный код, т.е. методы, с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или другим программно – аппаратным комплексом.
Целью контрольной работы является изучить принцип работы системы управления базами данных.
Задачи:
· изучение взаимосвязи понятий информация и данные;
· дать определение, что такое система управления базами данных;
· проанализировать общие методы безопасности базы данных.
Контрольная работа состоит из введения, теоретической части, заключения и библиографического списка.
При написании работы использована научная и справочная литература, а также различные сайты.
1. Теоретические аспекты СУБД
1.1 Основные понятия баз данных
В настоящее время жизнь человека настолько насыщена различного рода информацией, что для ее обработки требуется создание огромного количества хранилищ информации различного назначения.
Современные информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.
Основой информационной системы является база данных.
Целью любой информационной системы является обработка данных об объектах реального мира.
В широком смысле слова база данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира, в какой – либо предметной области.
Кроме того, база данных – это хранилище данных для совместного использования. При автоматизации деятельности человека происходит перенос реального мира в электронный формат. Для этого выделяется какая-то часть этого мира и анализируется на предмет возможности автоматизации. Она называется предметной областью и строго очерчивает круг объектов, которые изучаются, измеряются, оцениваются и т.д. В результате этого процесса выделяются объекты автоматизации и определяются реквизиты, по которым данные объекты оцениваются. Графически данный процесс схематично показан на рис. 1.
Результатом данного процесса становится база данных, которая описывает конкретную часть реального мира со строго определенных позиций. Итак, оценивая все вышесказанное, можно сказать, что:
Предметная область – это часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и автоматизации.
Объект – это элемент предметной области, информацию о котором мы сохраняем.
Реквизит (атрибут) – поименованная характеристика объекта. Он показывает, какая информация об объекте должна быть собрана.
Объектами могут быть:
· люди, например, перечисленные в какой-либо платежной ведомости или являющиеся объектами учетов органов внутренних дел;
· предметы, например, номерные или имеющие характерные отличительные особенности вещи, средства автомототранспорта;
· построения – воображаемые объекты;
· события.
Базы данных выполняют две основные функции. Они группируют данные по информационным объектам и их связям и предоставляют эти данные пользователям.
Данные – это формализованное представление информации, доступное для обработки, интерпретации и обмена между людьми или в автоматическом режиме.
Информация может храниться в неструктурированном виде, например, в виде текстового документа, где данные об объектах предметной области записаны в произвольной форме:
Студент Иванов Иван родился 4 апреля 1981 года, обучается в 411 группе, номер его зачетной книжки 200205; студент Виктор Сидоров 06.08. 1982г.р., имеет зачетную книжку №200213, обучается в 413 группе; Женя
Петров, родился в 1982 году 25 марта, номер зачетной книжки 200210, обучается в 411 группе.
В качестве предметной области в данном примере может быть представлена сфера деятельности деканата факультета по учету студентов. Объектами этой предметной области выступают как сами студенты, так и данные их номеров зачетных книжек.
Структурированный вид хранения информации предполагает введение соглашений о способах представления данных. Это означает, что в определенном месте хранилища могут находиться данные определенного типа, формата и содержания. Указанная выше информация о гражданах Петрове, Сидорове и Иванове в структурированном виде будет выглядеть следующим образом:
Табл. 1. Пример структурированных данных
Представление информации в таблице – наилучший способ структурирования данных. Все данные записаны в клеточках таблицы по определенным правилам – форматам, одинаковым для всего столбца. Все столбцы имеют названия. Кроме этого нетрудно заметить, что фамилии студентов записаны по алфавиту, при этом для записей имен и фамилий используются заглавные буквы. Каждая строка таблицы имеет порядковый номер.
Автоматизировать обработку данных, которые хранятся в неструктурированном виде сложно, а порой и просто невозможно. Поэтому вырабатывают определенные соглашения о способах представления данных. Обычно это делает разработчик базы данных. В результате все реквизиты имеют одинаковый вид и тип данных, что делает их структурированными и позволяет создать базу данных. В результате можно сказать, что:
База данных – это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.
Обрабатывает структурированные данные централизованный программный механизм, который называется системой управления базами данных.
Система управления базами данных (СУБД) – это программный механизм, предназначенный для записи, поиска, сортировки, обработки (анализа) и печати информации, содержащейся в базе данных.
В компьютерной базе данных информация представляется в виде таблицы, очень похожей на электронную таблицу. Названия столбцов, представляющих «шапку» таблицы, называют именами полей или реквизитами, а сами столбцы - полями. Данные в полях называют значениями реквизитов или значениями полей. Для описания поля, кроме его имени, используются следующие характеристики и свойства полей:
Тип поля. Подобно электронной таблице, работающей с тремя типами полей: текстовой, числовой и формула, в таблицах используется несколько большее количество типов полей.
Длина поля – максимально возможное количество символов.
Точность (для числовых типов полей) – количество знаков после запятой.
Маска ввода – форма средства автоматизации ввода, в которой вводятся данные в поле. Например, одно и то же значение имеют поля даты: 03.03.95 или 03.03.1995, или 03 – март – 1995, но отличаются по формату.
Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается в поле при попытке ввода ошибочных данных.
Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных.
Пустое и обязательное поле – свойство поля, определяющее обязательность заполнения поля при наполнении базы данных.
Индексированное поле – дополнительное имя поля, позволяющее ускорить операции поиска и сортировки записей.
Строки данных таблицы называются записями.
Таким образом:
Поле – это элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту.
Запись – это совокупность логически связанных полей, представленных одной строкой таблицы.
Файл (таблица) – совокупность экземпляров записей одной структуры.
1.2 Функции и компоненты СУБД
Основные функции СУБД:
1. Определение данных. СУБД должна допускать определения данных (внешние схемы, концептуальную и внутреннюю схемы, соответствующие отображения). Для этого СУБД включает в себя языковый процессор для различных языков определений данных.
2. Обработка данных. СУБД должна обрабатывать запросы пользователя на выборку, а также модификацию данных. Для этого СУБД включает в себя компоненты процессора языка обработки данных.
3. Безопасность и целостность данных. СУБД должна контролировать запросы и пресекать попытки нарушения правил безопасности и целостности.
4. Восстановление данных и дублирование. СУБД должна обеспечить восстановление данных после сбоев.
5. Словарь данных. СУБД должна обеспечить функцию словаря данных. Сам словарь можно считать системной базой данных, которая содержит данные о данных пользовательской БД, т.е. содержит определения других объектов системы. Словарь интегрирован в определяемую им БД и, поэтому, содержит описание самого себя.
6. Производительность. СУБД должна выполнять свои функции с максимальной производительностью.
Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:
· ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;
· процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных, и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;
· подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;
· а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.
1.3 Жизненный цикл СУБД
Жизненный цикл СУБД – это совокупность этапов, которые проходит база данных на своем пути от создания до окончания использования.
Часто встречаемые этапы:
1. Исследование и анализ проблемы, для решения которой создается база данных.
2. Построение Инфологической и Даталогической модели.
3. Нормализация полученных Инфологических и Даталогических моделей. По окончанию этого этапа, как правило, получают заготовки таблицы БД и набор связей между ними (первичные и вторичные ключи).
4. Проверка целостности БД (Целостность базы данных).
5. Выбор физического способа хранения и эксплуатации (технического средства) базы данных.
6. Проектирование входных и выходных форм.
7. Разработка интерфейса приложения.
8. Функциональное наполнение приложения.
9. Отладка: проверка на корректность работы функционального наполнения системы.
10. Тестирование: тест на корректность ввода вывода данных, тест на максимальное количество активных сессий и т. д.
11. Ввод в эксплуатацию: отладка ИТ – инфраструктуры, обучение пользователей и ИТ – персонала.
12. При необходимости добавления выходных форм и дополнительной функциональности. В случае если необходимы более серьезные изменения, следует повторить все шаги с первого.
13. Вывод из эксплуатации: перенос данных в новую СУБД.
1.4 Классификация баз данных
Многообразие характеристик и видов баз данных порождает многообразие классификации. Рассмотрим основные виды классификации.
По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.
Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы, к которой подключены несколько других компьютеров.
Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ПК компьютерной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
По способу доступа к данным базы данных подразделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом.
Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:
· Файл – сервер. Согласно этой архитектуре в компьютерной сети выделяется машина – сервер для хранения файлов централизованной базы данных. Файлы базы данных могут быть переданы на рабочие станции для обработки: ввода, корректировки, поиска записей. При большой интенсивности доступа к одним и тем же файлам производительность системы падает. В этой системе сервер и рабочие станции должны быть реализованы на достаточно мощных компьютерах.
Факультет государственного и муниципального управления
Кафедра профессиональной
коммуникации и документационного
обеспечения управления
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
Система управления базами данных
Выполнила:
студентка 2 курса
специальности ДиДОУ
Аблеева А. А.
Проверил:
канд. биол. наук, доцент
Богданов М. Р.
УФА – 2009
План
Введение
1. Теоретические аспекты СУБД
1.1 Основные понятия баз данных
1.2 Функции и компоненты СУБД
1.3 Жизненный цикл СУБД
1.4 Классификация баз данных
1.5 Типы СУБД
2. Обеспечение безопасности БД
2.1 Общие положения
2.2 Методы обеспечения безопасности
Заключение
Библиографический список
Введение
База данных, говоря коротко – это средство для реляционного и эффективного хранения информации. Иными словами, такая база обеспечивает надежную защиту данных от случайной потери или порчи, экономно использует ресурсы (как людские, так и технические) и снабжена механизмами поиска информации, удовлетворяющим разумным требованиям к производительности. Само понятие база данных может означать как отдельный набор данных (например, список телефонов), так и гораздо более сложную систему (например, SQL Server). Базы данных – это один из самых сложных типов коммерческих приложений. Все остальные типы системы, как правило, имеют более – менее близкие аналогии в реальном мире. С точки зрения практического использования текстовые процессоры – это усовершенствованная пишущая машинка. Электронную базу данных, несомненно, освоит не только бухгалтер, но и другой любой пользователь.
В настоящее время разработаны и используются на персональных компьютерах около двадцати систем управления базами данных. Они предоставляют пользователю удобные средства интерактивного взаимодействия с БД и имеют развитый язык программирования.
Актуальность выбранной темы заключается в том, что на данный момент в современных системах управления базами данных имеется возможность не только хранить данные в своих структурах, но и хранить программный код, т.е. методы, с помощью которых происходит взаимодействие с потребителем или другим программно – аппаратным комплексом.
Целью контрольной работы является изучить принцип работы системы управления базами данных.
Задачи:
· изучение взаимосвязи понятий информация и данные;
· дать определение, что такое система управления базами данных;
· проанализировать общие методы безопасности базы данных.
Контрольная работа состоит из введения, теоретической части, заключения и библиографического списка.
При написании работы использована научная и справочная литература, а также различные сайты.
1. Теоретические аспекты СУБД
1.1 Основные понятия баз данных
В настоящее время жизнь человека настолько насыщена различного рода информацией, что для ее обработки требуется создание огромного количества хранилищ информации различного назначения.
Современные информационные системы характеризуются огромными объемами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей.
Основой информационной системы является база данных.
Целью любой информационной системы является обработка данных об объектах реального мира.
В широком смысле слова база данных – это совокупность сведений о конкретных объектах реального мира, в какой – либо предметной области.
Кроме того, база данных – это хранилище данных для совместного использования. При автоматизации деятельности человека происходит перенос реального мира в электронный формат. Для этого выделяется какая-то часть этого мира и анализируется на предмет возможности автоматизации. Она называется предметной областью и строго очерчивает круг объектов, которые изучаются, измеряются, оцениваются и т.д. В результате этого процесса выделяются объекты автоматизации и определяются реквизиты, по которым данные объекты оцениваются. Графически данный процесс схематично показан на рис. 1.
Результатом данного процесса становится база данных, которая описывает конкретную часть реального мира со строго определенных позиций. Итак, оценивая все вышесказанное, можно сказать, что:
Предметная область – это часть реального мира, подлежащего изучению для организации управления и автоматизации.
Объект – это элемент предметной области, информацию о котором мы сохраняем.
Реквизит (атрибут) – поименованная характеристика объекта. Он показывает, какая информация об объекте должна быть собрана.
Объектами могут быть:
· люди, например, перечисленные в какой-либо платежной ведомости или являющиеся объектами учетов органов внутренних дел;
· предметы, например, номерные или имеющие характерные отличительные особенности вещи, средства автомототранспорта;
· построения – воображаемые объекты;
· события.
Базы данных выполняют две основные функции. Они группируют данные по информационным объектам и их связям и предоставляют эти данные пользователям.
Данные – это формализованное представление информации, доступное для обработки, интерпретации и обмена между людьми или в автоматическом режиме.
Информация может храниться в неструктурированном виде, например, в виде текстового документа, где данные об объектах предметной области записаны в произвольной форме:
Студент Иванов Иван родился 4 апреля 1981 года, обучается в 411 группе, номер его зачетной книжки 200205; студент Виктор Сидоров 06.08. 1982г.р., имеет зачетную книжку №200213, обучается в 413 группе; Женя
Петров, родился в 1982 году 25 марта, номер зачетной книжки 200210, обучается в 411 группе.
В качестве предметной области в данном примере может быть представлена сфера деятельности деканата факультета по учету студентов. Объектами этой предметной области выступают как сами студенты, так и данные их номеров зачетных книжек.
Структурированный вид хранения информации предполагает введение соглашений о способах представления данных. Это означает, что в определенном месте хранилища могут находиться данные определенного типа, формата и содержания. Указанная выше информация о гражданах Петрове, Сидорове и Иванове в структурированном виде будет выглядеть следующим образом:
| № | Фамилия | Имя | Дата рождения | Учебная группа | № зачетной книжки |
| 1 | ИВАНОВ | ИВАН | 04.04.1981 | 411 | 200205 |
| 2 | ПЕТРОВ | ЕВГЕНИЙ | 25.03.1982 | 411 | 200210 |
| 3 | СИДОРОВ | ВИКТОР | 06.08.1982 | 414 | 200213 |
Представление информации в таблице – наилучший способ структурирования данных. Все данные записаны в клеточках таблицы по определенным правилам – форматам, одинаковым для всего столбца. Все столбцы имеют названия. Кроме этого нетрудно заметить, что фамилии студентов записаны по алфавиту, при этом для записей имен и фамилий используются заглавные буквы. Каждая строка таблицы имеет порядковый номер.
Автоматизировать обработку данных, которые хранятся в неструктурированном виде сложно, а порой и просто невозможно. Поэтому вырабатывают определенные соглашения о способах представления данных. Обычно это делает разработчик базы данных. В результате все реквизиты имеют одинаковый вид и тип данных, что делает их структурированными и позволяет создать базу данных. В результате можно сказать, что:
База данных – это поименованная совокупность структурированных данных, относящихся к определенной предметной области.
Обрабатывает структурированные данные централизованный программный механизм, который называется системой управления базами данных.
Система управления базами данных (СУБД) – это программный механизм, предназначенный для записи, поиска, сортировки, обработки (анализа) и печати информации, содержащейся в базе данных.
В компьютерной базе данных информация представляется в виде таблицы, очень похожей на электронную таблицу. Названия столбцов, представляющих «шапку» таблицы, называют именами полей или реквизитами, а сами столбцы - полями. Данные в полях называют значениями реквизитов или значениями полей. Для описания поля, кроме его имени, используются следующие характеристики и свойства полей:
Тип поля. Подобно электронной таблице, работающей с тремя типами полей: текстовой, числовой и формула, в таблицах используется несколько большее количество типов полей.
Длина поля – максимально возможное количество символов.
Точность (для числовых типов полей) – количество знаков после запятой.
Маска ввода – форма средства автоматизации ввода, в которой вводятся данные в поле. Например, одно и то же значение имеют поля даты: 03.03.95 или 03.03.1995, или 03 – март – 1995, но отличаются по формату.
Сообщение об ошибке – текстовое сообщение, которое выдается в поле при попытке ввода ошибочных данных.
Условие на значение – ограничение, используемое для проверки правильности ввода данных.
Пустое и обязательное поле – свойство поля, определяющее обязательность заполнения поля при наполнении базы данных.
Индексированное поле – дополнительное имя поля, позволяющее ускорить операции поиска и сортировки записей.
Строки данных таблицы называются записями.
Таким образом:
Поле – это элементарная единица логической организации данных, которая соответствует неделимой единице информации - реквизиту.
Запись – это совокупность логически связанных полей, представленных одной строкой таблицы.
Файл (таблица) – совокупность экземпляров записей одной структуры.
1.2 Функции и компоненты СУБД
Основные функции СУБД:
1. Определение данных. СУБД должна допускать определения данных (внешние схемы, концептуальную и внутреннюю схемы, соответствующие отображения). Для этого СУБД включает в себя языковый процессор для различных языков определений данных.
2. Обработка данных. СУБД должна обрабатывать запросы пользователя на выборку, а также модификацию данных. Для этого СУБД включает в себя компоненты процессора языка обработки данных.
3. Безопасность и целостность данных. СУБД должна контролировать запросы и пресекать попытки нарушения правил безопасности и целостности.
4. Восстановление данных и дублирование. СУБД должна обеспечить восстановление данных после сбоев.
5. Словарь данных. СУБД должна обеспечить функцию словаря данных. Сам словарь можно считать системной базой данных, которая содержит данные о данных пользовательской БД, т.е. содержит определения других объектов системы. Словарь интегрирован в определяемую им БД и, поэтому, содержит описание самого себя.
6. Производительность. СУБД должна выполнять свои функции с максимальной производительностью.
Обычно современная СУБД содержит следующие компоненты:
· ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;
· процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных, и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;
· подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;
· а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.
1.3 Жизненный цикл СУБД
Жизненный цикл СУБД – это совокупность этапов, которые проходит база данных на своем пути от создания до окончания использования.
Часто встречаемые этапы:
1. Исследование и анализ проблемы, для решения которой создается база данных.
2. Построение Инфологической и Даталогической модели.
3. Нормализация полученных Инфологических и Даталогических моделей. По окончанию этого этапа, как правило, получают заготовки таблицы БД и набор связей между ними (первичные и вторичные ключи).
4. Проверка целостности БД (Целостность базы данных).
5. Выбор физического способа хранения и эксплуатации (технического средства) базы данных.
6. Проектирование входных и выходных форм.
7. Разработка интерфейса приложения.
8. Функциональное наполнение приложения.
9. Отладка: проверка на корректность работы функционального наполнения системы.
10. Тестирование: тест на корректность ввода вывода данных, тест на максимальное количество активных сессий и т. д.
11. Ввод в эксплуатацию: отладка ИТ – инфраструктуры, обучение пользователей и ИТ – персонала.
12. При необходимости добавления выходных форм и дополнительной функциональности. В случае если необходимы более серьезные изменения, следует повторить все шаги с первого.
13. Вывод из эксплуатации: перенос данных в новую СУБД.
1.4 Классификация баз данных
Многообразие характеристик и видов баз данных порождает многообразие классификации. Рассмотрим основные виды классификации.
По технологии обработки данных базы данных подразделяются на централизованные и распределенные.
Централизованная база данных хранится в памяти одной вычислительной системы, к которой подключены несколько других компьютеров.
Распределенная база данных состоит из нескольких, возможно пересекающихся или даже дублирующих друг друга частей, хранимых в различных ПК компьютерной сети. Работа с такой базой осуществляется с помощью системы управления распределенной базой данных (СУРБД).
По способу доступа к данным базы данных подразделяются на базы данных с локальным доступом и базы данных с удаленным (сетевым) доступом.
Системы централизованных баз данных с сетевым доступом предполагают различные архитектуры подобных систем:
· Файл – сервер. Согласно этой архитектуре в компьютерной сети выделяется машина – сервер для хранения файлов централизованной базы данных. Файлы базы данных могут быть переданы на рабочие станции для обработки: ввода, корректировки, поиска записей. При большой интенсивности доступа к одним и тем же файлам производительность системы падает. В этой системе сервер и рабочие станции должны быть реализованы на достаточно мощных компьютерах.
На данный момент файл – серверные СУБД считаются устаревшими.
Примеры: Microsoft Access, Borland Paradox.
· Клиент – сервер – архитектура, используемая не только для хранения файлов централизованной базы данных на сервере, но и выполняющая на том же сервере основной объем работы по обработке данных. Таким образом, при необходимости поиска информации в базе данных рабочим станциям – клиентам передаются не файлы данных, а уже записи, отобранные в результате обработки файлов данных. Такая архитектура позволяет использовать маломощные компьютеры в качестве рабочих станций, но обязательно в качестве сервера используется очень мощный компьютер.
Примеры: Firebird, Interbase, MS SQL Server, Sybase, Oracle, MySQL,
PostgreSQL.2
Прежде чем создавать базу данных, с которой вам придется работать, необходимо выбрать модель данных, наиболее удобную для решения поставленной задачи.
Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки.
С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Модели данных, которые поддерживают СУБД, а, следовательно, и сами СУБД делят на:
· иерархические;
· сетевые;
· реляционные.
В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры (рис. 2). Она удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложно логи-ческими связями.
К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь.
Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне.
Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей. В каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи.
Уровни Корневой узел
Узлы
Рис. 2. Структура учебной дисциплины (иерархическая база данных)
Несмотря на кажущуюся целесообразность, для получения ответов на некоторые запросы в иерархической модели требуется выполнение большого числа операций. Например, чтобы узнать о практических занятиях по всем дисциплинам БЮИ требуется просмотреть все записи «Практическое занятие», имеющиеся в данной базе.
Сетевая (полносвязная) база данных. В сетевой структуре базы данных при тех же основных понятиях иерархической базы данных: узел, уровень, связь – каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. Недостатком такой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.
Реляционная модель данных (РМД) название получила от английского термина Relation – отношение. Реляционная структура базы данных ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц, называемых еще реляционными таблицами.
Каждая реляционная таблица обладает следующими свойствами:
· каждый элемент таблицы - один элемент данных;
· все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковые характеристики и свойства;
· каждый столбец имеет уникальное имя;
· одинаковые строки в таблице отсутствуют;
· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.
Понятие реляционный (relation – отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области баз данных Э. Кодда. В основу реляционной базы данных положено понятие алгебры отношения и реляционного исчисления.
Реляционный подход к построению базы данных предполагает отображение реальных объектов (явлений, событий, процессов) в виде информационных объектов или объектов предметной области. Информационные объекты описывают реальные с помощью совокупности взаимосвязанных реквизитов.
Отношения представлены в виде таблиц, строки которых представляют записи, а столбцы – атрибуты отношений – поля. Если значение поля однозначно определяет соответствующую запись, то такое поле называют ключевым.
Имеется возможность связать две реляционные таблицы, если ключ одной таблицы ввести в состав ключа другой таблицы (рис. 3).
Так, если ключом таблицы книга будет выбран «№ в каталоге», то та-кую таблицу можно связать, например, с таблицей «Список библиотечного фонда». В этой таблице кроме полей, определяющих оценки по дисциплинам сессии, обязательно должно быть поле «№ в каталоге». Таким образом, между этими таблицами может быть установлена связь по этому ключевому полю.
Информация, введенная в одну реляционную таблицу, может быть связана с одной или несколькими записями другой таблицы.
Ключи
Связи между таблицами
Рис. 3. Структура библиотеки (реляционная база данных)
Реляционная база данных является объединением нескольких двумерных таблиц, между которыми установлены связи.
Между записями двух таблиц могут быть установлены следующие основные виды связей:
· один к одному – эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует не более одного экземпляра информационного объекта В и наоборот; например, начальник курса – курс;
· один к многим – эта связь предполагает, что одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А, например, начальник курса – курсант;
· многие к многим – эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В и наоборот, например, учебная дисциплина - курсант.
Одни и те же данные могут группироваться в таблицы различными способами, т.е. возможна различная форма наборов отношений взаимосвязанных информационных объектов.
При этом должен выполняться принцип нормализации:
· в одной и той же таблице не может находиться повторяющихся полей;
· в каждой таблице ключ должен однозначно определять запись из множества записей;
· значению ключа должно соответствовать исчерпывающая информация об объекте таблицы;
· изменение значения любого не ключевого поля не должно влиять на информацию в других полях.
В последние годы подавляющее большинство баз данных являются реляционными и практически все СУБД ориентированы на такое представление информации.
1.5 Типы СУБД
Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективности доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий. СУБД предназначена, таким образом, для централизованного управления БД как социальным ресурсом в интересах всей совокупностей ее пользователей. Доступ к базе данных отдельных пользователей при этом возможен только через посредство СУБД.
По степени их универсальности различаются два вида СУБД – системы общего назначения и специализированные системы. СУБД общего назначения не ориентированы на какую – либо конкретную предметную область или на информационные потребности конкретной группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной обстановке, и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. СУБД общего назначения обладают средствами настройки на работу с конкретной БД в условиях конкретного применения.
Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии БД, позволяет существенно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Функциональные возможности, а также функциональная избыточность таких СУБД позволяют иметь значительный «запас мощности», необходимый для безболезненного эволюционного развития построенных на их основе информационных систем в рамках их жизненного цикла. Вместе с тем средства настройки дают возможность достигнуть приемлемого уровня производительности информационной системы в процессе ее эксплуатации.
Однако в некоторых случаях доступные СУБД общего назначения не позволяют добиться требуемых характеристик производительности и/или удовлетворить заданные ограничения по объему памяти, предоставляемой для хранения БД. Тогда приходится разрабатывать специализированную СУБД для данного конкретного применения. Решение указанных проблем при этом может оказаться возможным благодаря знанию специфических особенностей данного применения, к которым оказываются нечувствительными средства настройки доступных СУБД общего назначения, либо за счет ущемления каких – либо функций системы, не имеющих жизненно важного значения. Как правило, в этой роли оказываются, прежде всего, функции, обеспечивающие комфортную работу пользователя.
Создание специализированной СУБД – весьма трудоемкое дело даже в сравнительно простых случаях, и для того, чтобы избрать этот путь, нужно иметь действительно веские основания и твердую убеждаемость в невозможности или нецелесообразности использования какой – либо СУБД общего назначения.
СУБД общего назначения – это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией БД информационной системы. Они позволяют определить структуру создаваемой БД, инициализировать ее и произвести начальную загрузку данных. Системные механизмы выполняют также функции управления ресурсами среды хранения, обеспечения логической и физической независимости данных, предоставления доступа пользователям к БД, защиты логической целостности БД, обеспечения ее физической целостности, защиты от разрушений. Другая важная группа функций – управление полномочиями пользователей на доступ к БД, настройка на конкретные условия применения, организация параллельного доступа пользователей к базе данных в социальной пользовательской среде, поддержка деятельности системного персонала, ответственного за эксплуатацию БД.3
Для создания БД разработчик описывает ее логическую структуру, организацию в среде хранения, а также способы видения базы данных пользователями. При этом используются предоставляемые СУБД языковые средства определения данных, и система настраивается на работу с конкретной БД. Такие описания БД называются соответственно схемой (или логической схемой, или концептуальной схемой) БД, схемой хранения (или внутренней схемой) и внешними схемами.
Обрабатывая схемы БД, СУБД создает пустую БД требуемой структуры – хранилище, которое можно далее наполнить данными о предметной области, начать эксплуатировать для удовлетворения информационных потребностей пользователей.
Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она позволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на БД – взгляд пользователя, воплощаемой в «логическом» представлении данных, и «взгляд» системы – «физическое» представление, характеризующее организацию хранимых данных. Пользователя не интересует при его работе с БД байты и биты, представляющие данные в среде хранения, их размещения в памяти, указатели, поддерживающие связи между структурными компонентами хранимых данных, выбранные методы доступа. В то же время эти факторы важны для выполнения функций управления данными самой СУБД.
Обеспечение логической независимости данных – одна из важнейших функций СУБД, предоставляющая определенную степень свободы вариации «логического» представления БД без необходимости соответствующей модификации «физического» представления. Благодаря этому достигается возможность адаптации взгляда пользователя на БД к его реальным потребностям, конструирования различных «логических» взглядов на одну и ту же «физическую» БД, что весьма важно в социальной пользовательской среде.
Под «физической» независимостью данных понимается способность СУБД предоставлять некоторую свободу модификации способов организации БД в среде хранения, не вызывая необходимости внесения соответствующих изменений в «логическое» представление. Благодаря этому можно вносить изменения в организацию хранимых данных, производить настройку системы с целью повышения ее эффективности, не затрагивая созданных прикладных программ, использующих базу данных. «Физическая» независимость данных реализуется в СУБД за счет тех же самых трансформационных механизмов архитектуры системы, которые обеспечивают «логическую» независимость данных.
Поддержка логической целостности (непротиворечивости) базы данных – другая важная функция СУБД. В развитых системах ограничения целостности базы данных объявляются в схеме базы данных, и их проверка осуществляется при каждом обновлении объектов данных или связей между ними, являющихся аргументами таких ограничений.4
2. Обеспечение безопасности БД
1. под безопасностью подразумевается, что пользователям разрешается выполнять некоторые действия;
2. под целостностью подразумевается, что эти действия выполняются корректно.
Между ними есть, конечно, некоторое сходство, поскольку как при обеспечении безопасности, так и при обеспечении целостности система вынуждена проверить, не нарушают ли выполняемые пользователем действия некоторых правил. Эти правила должны быть заданы (обычно администратором базы данных) на некотором удобном для этого языке и сохранены в системном каталоге. Причем в обоих случаях СУБД должна каким-то образом отслеживать все действия пользователя и проверять их соответствие заданным правилам.5
Среди многочисленных аспектов проблемы безопасности необходимо отметить следующие:
1. Правовые, общественные и этические аспекты (имеет ли право некоторое лицо получить запрашиваемую информацию, например об оценках студента).
2. Физические условия (например, закрыт ли данный компьютер или терминальная комната или защищен каким – либо другим образом).
3. Организационные вопросы (например, как в рамках предприятия, обладающего некой системой, организован доступ к данным).
4. Вопросы реализации управления (например, если используется метод доступа по паролю, то, как организована реализация управления и как часто меняются пароли).
5. Аппаратное обеспечение (обеспечиваются ли меры безопасности на аппаратном уровне, например, с помощью защитных ключей или привилегированного режима управления).
6. Безопасность операционной системы (например, затирает ли базовая операционная система содержание структуры хранения и файлов с данными при прекращении работы с ними).
7. И, наконец, некоторые вопросы, касающиеся непосредственно самой системы управления базами данных (например, существует ли для базы данных некоторая концепция предоставления прав владения данными).
Методы обеспечения безопасности
В современных СУБД поддерживается один из двух широко распространенных подходов к вопросу обеспечения безопасности данных, а именно избирательный подход или обязательный подход. В обоих подходах единицей данных или "объектом данных", для которых должна быть создана система безопасности, может быть как вся база данных целиком или какой-либо набор отношений, так и некоторое значение данных для заданного атрибута внутри некоторого кортежа в определенном отношении. Эти подходы отличаются следующими свойствами:
1. В случае избирательного управления некий пользователь обладает различными правами (привилегиями или полномочиями) при работе с разными объектами. Более того, разные пользователи обычно обладают и разными правами доступа к одному и тому же объекту. Поэтому избирательные схемы характеризуются значительной гибкостью.
2. В случае обязательного управления, наоборот, каждому объекту данных присваивается некоторый классификационный уровень, а каждый пользователь обладает некоторым уровнем допуска. Следовательно, при таком подходе доступом к определенному объекту данных обладают только пользователи с соответствующим уровнем допуска. Поэтому обязательные схемы достаточно жестки и статичны.
Независимо от того, какие схемы используются – избирательные или обязательные, все решения относительно допуска пользователей к выполнению тех или иных операций принимаются на стратегическом, а не техническом уровне. Поэтому они находятся за пределами досягаемости самой СУБД, и все, что может в такой ситуации сделать СУБД, – это только привести в действие уже принятые ранее решения. Исходя из этого, можно отметить следующее:
В – первых. Результаты стратегических решений должны быть известны системе (т.е. выполнены на основе утверждений, заданных с помощью некоторого подходящего языка) и сохраняться в ней (путем сохранения их в каталоге в виде правил безопасности, которые также называются полномочиями).
Во – вторых. Очевидно, должны быть некоторые средства регулирования запросов доступа по отношению к соответствующим правилам безопасности. (Здесь под "запросом, доступа" подразумевается комбинация запрашиваемой операции, запрашиваемого, объекта и запрашивающего пользователя.) Такая проверка выполняется подсистемой безопасности СУБД, которая также называется подсистемой полномочий.
В – третьих. Для того чтобы разобраться, какие правила безопасности к каким запросам доступа применяются, в системе должны быть предусмотрены способы опознания источника этого запроса, т.е. опознания запрашивающего пользователя. Поэтому в момент входа в систему от пользователя обычно требуется ввести не только его идентификатор (например, имя или должность), но также и пароль (чтобы подтвердить свои права на заявленные ранее идентификационные данные). Обычно предполагается, что пароль известен только системе и некоторым лицам с особыми правами.
В отношении последнего пункта стоит заметить, что разные пользователи могут обладать одним и тем же идентификатором некоторой группы. Таким образом, в системе могут поддерживаться группы пользователей и обеспечиваться одинаковые права доступа для пользователей одной группы, например для всех лиц из расчетного отдела. Кроме того, операции добавления отдельных пользователей в группу или их удаления из нее могут выполняться независимо от операции задания привилегий для этой группы. Обратите внимание, однако, что местом хранения информации о принадлежности к группе также является системный каталог (или, возможно, база данных).
Перечисленные выше методы управления доступом на самом деле являются частью более общей классификации уровней безопасности. Прежде всего, в этих документах определяется четыре класса безопасности (security classes) – D, С, В и А. Среди них класс D наименее безопасный, класс С – более безопасный, чем класс D, и т.д. Класс D обеспечивает минимальную защиту, класс С – избирательную, класс В – обязательную, а класс А – проверенную защиту.6
Заключение
Проанализировав контрольную работу можно сделать вывод, что БД является важнейшей составной частью информационных систем, которые предназначены для хранения и обработки информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги. Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможность широкого использования автоматизированных информационных систем. Разрабатываются информационные системы для обслуживания различных систем деятельности, системы управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для научных исследований, системы автоматизации проектирования и производства, всевозможные тренажеры и обучающие системы. Современные информационные системы основаны на концепции интеграции данных, характеризующихся большими объектами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей. Для управления этими данными и обеспечения эффективности доступа к ним были созданы системы управления данными.
Таким образом, СУБД называют программную систему, предназначенную для создания ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективности доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий.
Библиографический список
1. Глушаков, С. В. Персональный компьютер. Настольная книга пользователя: учебный курс / С. В. Глушаков, А. С. Срядный. – Харьков: Фолио, 2002. – 622 с.
2. Згадзай, О. Э. Информатика и математика: учебник / О. Э. Згадзай, С. Я. Казанцев, А. В. Филиппов. – М.: ИМЦ ГУК МВД России, 2002. – 166 с.
3. Леонтьев, В. П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003 / В. П. Леонтьев. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003. – 705 с.
4. Леонтьев, В. П. Персональный компьютер: учебник / В. П. Леонтьев. – М.: ОЛМА – ПРЕСС, 2004. – 900 с.
5. Фридланд, А. Я. Информатика и компьютерные технологии: учебное пособие / А. Я. Фридланд, Л. С. Ханамирова. – М.: Астрель, 2003. – 524 с.
6. Хоменко, А. Д. Основы современных компьютерных технологий: учебник / А. Д. Хоменко. – М.: Гардарики, 2005. – 415 с.
7. К. Дж. Дейт Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. – 8 – е изд. – М.: Вильямс, 2006. — С. 1328.
Примеры: Microsoft Access, Borland Paradox.
· Клиент – сервер – архитектура, используемая не только для хранения файлов централизованной базы данных на сервере, но и выполняющая на том же сервере основной объем работы по обработке данных. Таким образом, при необходимости поиска информации в базе данных рабочим станциям – клиентам передаются не файлы данных, а уже записи, отобранные в результате обработки файлов данных. Такая архитектура позволяет использовать маломощные компьютеры в качестве рабочих станций, но обязательно в качестве сервера используется очень мощный компьютер.
Примеры: Firebird, Interbase, MS SQL Server, Sybase, Oracle, MySQL,
PostgreSQL.2
Прежде чем создавать базу данных, с которой вам придется работать, необходимо выбрать модель данных, наиболее удобную для решения поставленной задачи.
Модель данных – совокупность структур данных и операций их обработки.
С помощью модели данных могут быть представлены объекты предметной области и взаимосвязи между ними. Модели данных, которые поддерживают СУБД, а, следовательно, и сами СУБД делят на:
· иерархические;
· сетевые;
· реляционные.
В иерархической модели данные представляются в виде древовидной (иерархической) структуры (рис. 2). Она удобна для работы с иерархически упорядоченной информацией и громоздка для информации со сложно логи-ческими связями.
К основным понятиям иерархической структуры относятся: уровень, элемент (узел), связь.
Узел – это совокупность атрибутов данных, описывающих некоторый объект. Каждый узел на более низком уровне связан только с одним узлом, находящимся на более высоком уровне.
Иерархическое дерево имеет только одну вершину (корень дерева), не подчиненную никакой другой вершине и находящуюся на самом верхнем (первом) уровне. Зависимые (подчиненные) узлы находятся на втором, третьем и т.д. уровнях. Количество деревьев в базе данных определяется числом корневых записей. В каждой записи базы данных существует только один (иерархический) путь от корневой записи.
| Учебная дисциплина Информатика |
| Преподаватель |
| Тематический план |
| Аудитория |
| Иванов |
| Петров |
| Лекция |
| Практическое занятие |
| Лабораторная работа |
| Семинар |
| Экзамен |
Уровни Корневой узел
Узлы
Рис. 2. Структура учебной дисциплины (иерархическая база данных)
Несмотря на кажущуюся целесообразность, для получения ответов на некоторые запросы в иерархической модели требуется выполнение большого числа операций. Например, чтобы узнать о практических занятиях по всем дисциплинам БЮИ требуется просмотреть все записи «Практическое занятие», имеющиеся в данной базе.
Сетевая (полносвязная) база данных. В сетевой структуре базы данных при тех же основных понятиях иерархической базы данных: узел, уровень, связь – каждый элемент может быть связан с любым другим элементом. Недостатком такой модели данных является высокая сложность и жесткость схемы БД, построенной на ее основе.
Реляционная модель данных (РМД) название получила от английского термина Relation – отношение. Реляционная структура базы данных ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц, называемых еще реляционными таблицами.
Каждая реляционная таблица обладает следующими свойствами:
· каждый элемент таблицы - один элемент данных;
· все столбцы в таблице однородные, т.е. все элементы в столбце имеют одинаковые характеристики и свойства;
· каждый столбец имеет уникальное имя;
· одинаковые строки в таблице отсутствуют;
· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным.
Понятие реляционный (relation – отношение) связано с разработками известного американского специалиста в области баз данных Э. Кодда. В основу реляционной базы данных положено понятие алгебры отношения и реляционного исчисления.
Реляционный подход к построению базы данных предполагает отображение реальных объектов (явлений, событий, процессов) в виде информационных объектов или объектов предметной области. Информационные объекты описывают реальные с помощью совокупности взаимосвязанных реквизитов.
Отношения представлены в виде таблиц, строки которых представляют записи, а столбцы – атрибуты отношений – поля. Если значение поля однозначно определяет соответствующую запись, то такое поле называют ключевым.
Имеется возможность связать две реляционные таблицы, если ключ одной таблицы ввести в состав ключа другой таблицы (рис. 3).
Так, если ключом таблицы книга будет выбран «№ в каталоге», то та-кую таблицу можно связать, например, с таблицей «Список библиотечного фонда». В этой таблице кроме полей, определяющих оценки по дисциплинам сессии, обязательно должно быть поле «№ в каталоге». Таким образом, между этими таблицами может быть установлена связь по этому ключевому полю.
Информация, введенная в одну реляционную таблицу, может быть связана с одной или несколькими записями другой таблицы.
| Книга (№ в каталоге) (название) |
| Список библиотечного фонда (№ в каталоге) (количество) |
| Каталоги по разделам (название) (количество) |
 |
Ключи
Связи между таблицами
Рис. 3. Структура библиотеки (реляционная база данных)
Реляционная база данных является объединением нескольких двумерных таблиц, между которыми установлены связи.
Между записями двух таблиц могут быть установлены следующие основные виды связей:
· один к одному – эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует не более одного экземпляра информационного объекта В и наоборот; например, начальник курса – курс;
· один к многим – эта связь предполагает, что одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В, но каждый экземпляр объекта В связан не более чем с 1 экземпляром объекта А, например, начальник курса – курсант;
· многие к многим – эта связь предполагает, что в каждый момент времени одному экземпляру информационного объекта А соответствует 0, 1, 2 или более экземпляров объекта В и наоборот, например, учебная дисциплина - курсант.
Одни и те же данные могут группироваться в таблицы различными способами, т.е. возможна различная форма наборов отношений взаимосвязанных информационных объектов.
При этом должен выполняться принцип нормализации:
· в одной и той же таблице не может находиться повторяющихся полей;
· в каждой таблице ключ должен однозначно определять запись из множества записей;
· значению ключа должно соответствовать исчерпывающая информация об объекте таблицы;
· изменение значения любого не ключевого поля не должно влиять на информацию в других полях.
В последние годы подавляющее большинство баз данных являются реляционными и практически все СУБД ориентированы на такое представление информации.
1.5 Типы СУБД
Системой управления базами данных называют программную систему, предназначенную для создания на ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективности доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий. СУБД предназначена, таким образом, для централизованного управления БД как социальным ресурсом в интересах всей совокупностей ее пользователей. Доступ к базе данных отдельных пользователей при этом возможен только через посредство СУБД.
По степени их универсальности различаются два вида СУБД – системы общего назначения и специализированные системы. СУБД общего назначения не ориентированы на какую – либо конкретную предметную область или на информационные потребности конкретной группы пользователей. Каждая система такого рода реализуется как программный продукт, способный функционировать на некоторой модели ЭВМ в определенной обстановке, и поставляется многим пользователям как коммерческое изделие. СУБД общего назначения обладают средствами настройки на работу с конкретной БД в условиях конкретного применения.
Использование СУБД общего назначения в качестве инструментального средства для создания автоматизированных информационных систем, основанных на технологии БД, позволяет существенно сокращать сроки разработки, экономить трудовые ресурсы. Функциональные возможности, а также функциональная избыточность таких СУБД позволяют иметь значительный «запас мощности», необходимый для безболезненного эволюционного развития построенных на их основе информационных систем в рамках их жизненного цикла. Вместе с тем средства настройки дают возможность достигнуть приемлемого уровня производительности информационной системы в процессе ее эксплуатации.
Однако в некоторых случаях доступные СУБД общего назначения не позволяют добиться требуемых характеристик производительности и/или удовлетворить заданные ограничения по объему памяти, предоставляемой для хранения БД. Тогда приходится разрабатывать специализированную СУБД для данного конкретного применения. Решение указанных проблем при этом может оказаться возможным благодаря знанию специфических особенностей данного применения, к которым оказываются нечувствительными средства настройки доступных СУБД общего назначения, либо за счет ущемления каких – либо функций системы, не имеющих жизненно важного значения. Как правило, в этой роли оказываются, прежде всего, функции, обеспечивающие комфортную работу пользователя.
Создание специализированной СУБД – весьма трудоемкое дело даже в сравнительно простых случаях, и для того, чтобы избрать этот путь, нужно иметь действительно веские основания и твердую убеждаемость в невозможности или нецелесообразности использования какой – либо СУБД общего назначения.
СУБД общего назначения – это сложные программные комплексы, предназначенные для выполнения всей совокупности функций, связанных с созданием и эксплуатацией БД информационной системы. Они позволяют определить структуру создаваемой БД, инициализировать ее и произвести начальную загрузку данных. Системные механизмы выполняют также функции управления ресурсами среды хранения, обеспечения логической и физической независимости данных, предоставления доступа пользователям к БД, защиты логической целостности БД, обеспечения ее физической целостности, защиты от разрушений. Другая важная группа функций – управление полномочиями пользователей на доступ к БД, настройка на конкретные условия применения, организация параллельного доступа пользователей к базе данных в социальной пользовательской среде, поддержка деятельности системного персонала, ответственного за эксплуатацию БД.3
Для создания БД разработчик описывает ее логическую структуру, организацию в среде хранения, а также способы видения базы данных пользователями. При этом используются предоставляемые СУБД языковые средства определения данных, и система настраивается на работу с конкретной БД. Такие описания БД называются соответственно схемой (или логической схемой, или концептуальной схемой) БД, схемой хранения (или внутренней схемой) и внешними схемами.
Обрабатывая схемы БД, СУБД создает пустую БД требуемой структуры – хранилище, которое можно далее наполнить данными о предметной области, начать эксплуатировать для удовлетворения информационных потребностей пользователей.
Принципиально важное свойство СУБД заключается в том, что она позволяет различать и поддерживать два независимых взгляда на БД – взгляд пользователя, воплощаемой в «логическом» представлении данных, и «взгляд» системы – «физическое» представление, характеризующее организацию хранимых данных. Пользователя не интересует при его работе с БД байты и биты, представляющие данные в среде хранения, их размещения в памяти, указатели, поддерживающие связи между структурными компонентами хранимых данных, выбранные методы доступа. В то же время эти факторы важны для выполнения функций управления данными самой СУБД.
Обеспечение логической независимости данных – одна из важнейших функций СУБД, предоставляющая определенную степень свободы вариации «логического» представления БД без необходимости соответствующей модификации «физического» представления. Благодаря этому достигается возможность адаптации взгляда пользователя на БД к его реальным потребностям, конструирования различных «логических» взглядов на одну и ту же «физическую» БД, что весьма важно в социальной пользовательской среде.
Под «физической» независимостью данных понимается способность СУБД предоставлять некоторую свободу модификации способов организации БД в среде хранения, не вызывая необходимости внесения соответствующих изменений в «логическое» представление. Благодаря этому можно вносить изменения в организацию хранимых данных, производить настройку системы с целью повышения ее эффективности, не затрагивая созданных прикладных программ, использующих базу данных. «Физическая» независимость данных реализуется в СУБД за счет тех же самых трансформационных механизмов архитектуры системы, которые обеспечивают «логическую» независимость данных.
Поддержка логической целостности (непротиворечивости) базы данных – другая важная функция СУБД. В развитых системах ограничения целостности базы данных объявляются в схеме базы данных, и их проверка осуществляется при каждом обновлении объектов данных или связей между ними, являющихся аргументами таких ограничений.4
2. Обеспечение безопасности БД
2.1 Общие положения
Термины безопасность и целостность в контексте обсуждения баз данных часто используется совместно, хотя на самом деле, это совершенно разные понятия. Термин безопасность относится к защите данных от несанкционированного доступа, изменения или разрушения данных, а целостность – к точности или истинности данных. По–другому их можно описать следующим образом:1. под безопасностью подразумевается, что пользователям разрешается выполнять некоторые действия;
2. под целостностью подразумевается, что эти действия выполняются корректно.
Между ними есть, конечно, некоторое сходство, поскольку как при обеспечении безопасности, так и при обеспечении целостности система вынуждена проверить, не нарушают ли выполняемые пользователем действия некоторых правил. Эти правила должны быть заданы (обычно администратором базы данных) на некотором удобном для этого языке и сохранены в системном каталоге. Причем в обоих случаях СУБД должна каким-то образом отслеживать все действия пользователя и проверять их соответствие заданным правилам.5
Среди многочисленных аспектов проблемы безопасности необходимо отметить следующие:
1. Правовые, общественные и этические аспекты (имеет ли право некоторое лицо получить запрашиваемую информацию, например об оценках студента).
2. Физические условия (например, закрыт ли данный компьютер или терминальная комната или защищен каким – либо другим образом).
3. Организационные вопросы (например, как в рамках предприятия, обладающего некой системой, организован доступ к данным).
4. Вопросы реализации управления (например, если используется метод доступа по паролю, то, как организована реализация управления и как часто меняются пароли).
5. Аппаратное обеспечение (обеспечиваются ли меры безопасности на аппаратном уровне, например, с помощью защитных ключей или привилегированного режима управления).
6. Безопасность операционной системы (например, затирает ли базовая операционная система содержание структуры хранения и файлов с данными при прекращении работы с ними).
7. И, наконец, некоторые вопросы, касающиеся непосредственно самой системы управления базами данных (например, существует ли для базы данных некоторая концепция предоставления прав владения данными).
Методы обеспечения безопасности
В современных СУБД поддерживается один из двух широко распространенных подходов к вопросу обеспечения безопасности данных, а именно избирательный подход или обязательный подход. В обоих подходах единицей данных или "объектом данных", для которых должна быть создана система безопасности, может быть как вся база данных целиком или какой-либо набор отношений, так и некоторое значение данных для заданного атрибута внутри некоторого кортежа в определенном отношении. Эти подходы отличаются следующими свойствами:
1. В случае избирательного управления некий пользователь обладает различными правами (привилегиями или полномочиями) при работе с разными объектами. Более того, разные пользователи обычно обладают и разными правами доступа к одному и тому же объекту. Поэтому избирательные схемы характеризуются значительной гибкостью.
2. В случае обязательного управления, наоборот, каждому объекту данных присваивается некоторый классификационный уровень, а каждый пользователь обладает некоторым уровнем допуска. Следовательно, при таком подходе доступом к определенному объекту данных обладают только пользователи с соответствующим уровнем допуска. Поэтому обязательные схемы достаточно жестки и статичны.
Независимо от того, какие схемы используются – избирательные или обязательные, все решения относительно допуска пользователей к выполнению тех или иных операций принимаются на стратегическом, а не техническом уровне. Поэтому они находятся за пределами досягаемости самой СУБД, и все, что может в такой ситуации сделать СУБД, – это только привести в действие уже принятые ранее решения. Исходя из этого, можно отметить следующее:
В – первых. Результаты стратегических решений должны быть известны системе (т.е. выполнены на основе утверждений, заданных с помощью некоторого подходящего языка) и сохраняться в ней (путем сохранения их в каталоге в виде правил безопасности, которые также называются полномочиями).
Во – вторых. Очевидно, должны быть некоторые средства регулирования запросов доступа по отношению к соответствующим правилам безопасности. (Здесь под "запросом, доступа" подразумевается комбинация запрашиваемой операции, запрашиваемого, объекта и запрашивающего пользователя.) Такая проверка выполняется подсистемой безопасности СУБД, которая также называется подсистемой полномочий.
В – третьих. Для того чтобы разобраться, какие правила безопасности к каким запросам доступа применяются, в системе должны быть предусмотрены способы опознания источника этого запроса, т.е. опознания запрашивающего пользователя. Поэтому в момент входа в систему от пользователя обычно требуется ввести не только его идентификатор (например, имя или должность), но также и пароль (чтобы подтвердить свои права на заявленные ранее идентификационные данные). Обычно предполагается, что пароль известен только системе и некоторым лицам с особыми правами.
В отношении последнего пункта стоит заметить, что разные пользователи могут обладать одним и тем же идентификатором некоторой группы. Таким образом, в системе могут поддерживаться группы пользователей и обеспечиваться одинаковые права доступа для пользователей одной группы, например для всех лиц из расчетного отдела. Кроме того, операции добавления отдельных пользователей в группу или их удаления из нее могут выполняться независимо от операции задания привилегий для этой группы. Обратите внимание, однако, что местом хранения информации о принадлежности к группе также является системный каталог (или, возможно, база данных).
Перечисленные выше методы управления доступом на самом деле являются частью более общей классификации уровней безопасности. Прежде всего, в этих документах определяется четыре класса безопасности (security classes) – D, С, В и А. Среди них класс D наименее безопасный, класс С – более безопасный, чем класс D, и т.д. Класс D обеспечивает минимальную защиту, класс С – избирательную, класс В – обязательную, а класс А – проверенную защиту.6
Заключение
Проанализировав контрольную работу можно сделать вывод, что БД является важнейшей составной частью информационных систем, которые предназначены для хранения и обработки информации. Изначально такие системы существовали в письменном виде. Для этого использовались различные картотеки, папки, журналы, библиотечные каталоги. Развитие средств вычислительной техники обеспечило возможность широкого использования автоматизированных информационных систем. Разрабатываются информационные системы для обслуживания различных систем деятельности, системы управления хозяйственными и техническими объектами, модельные комплексы для научных исследований, системы автоматизации проектирования и производства, всевозможные тренажеры и обучающие системы. Современные информационные системы основаны на концепции интеграции данных, характеризующихся большими объектами хранимых данных, сложной организацией, необходимостью удовлетворять разнообразные требования многочисленных пользователей. Для управления этими данными и обеспечения эффективности доступа к ним были созданы системы управления данными.
Таким образом, СУБД называют программную систему, предназначенную для создания ЭВМ общей базы данных для множества приложений, поддержания ее в актуальном состоянии и обеспечения эффективности доступа пользователей к содержащимся в ней данным в рамках предоставленных им полномочий.
Библиографический список
1. Глушаков, С. В. Персональный компьютер. Настольная книга пользователя: учебный курс / С. В. Глушаков, А. С. Срядный. – Харьков: Фолио, 2002. – 622 с.
2. Згадзай, О. Э. Информатика и математика: учебник / О. Э. Згадзай, С. Я. Казанцев, А. В. Филиппов. – М.: ИМЦ ГУК МВД России, 2002. – 166 с.
3. Леонтьев, В. П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003 / В. П. Леонтьев. – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003. – 705 с.
4. Леонтьев, В. П. Персональный компьютер: учебник / В. П. Леонтьев. – М.: ОЛМА – ПРЕСС, 2004. – 900 с.
5. Фридланд, А. Я. Информатика и компьютерные технологии: учебное пособие / А. Я. Фридланд, Л. С. Ханамирова. – М.: Астрель, 2003. – 524 с.
6. Хоменко, А. Д. Основы современных компьютерных технологий: учебник / А. Д. Хоменко. – М.: Гардарики, 2005. – 415 с.
7. К. Дж. Дейт Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. – 8 – е изд. – М.: Вильямс, 2006. — С. 1328.
