Принципы построения баз данных

К современным базам данных, а, следовательно, и к СУБД, на которых они строятся, предъявляются следующие основные требования:

 Высокое быстродействие (малое время отклика на запрос). Время отклика - промежуток времени от момента запроса к БД до фактического получения данных.

 Простота обновления данных.

 Независимость данных - возможность изменения логической и физической структуры БД без изменения представлений пользователей.

 Совместное использование данных многими пользователями.

 Безопасность данных - защита данных от преднамеренного или непреднамеренного нарушения секретности, искажения или разрушения.

 Стандартизация построения и эксплуатации БД (фактически СУБД).

 Адекватность отображения данных соответствующей предметной области.

 Простой интерфейс пользователя.

Важнейшими являются первые два противоречивых требования: повышение быстродействия требует упрощения структуры БД, что, в свою очередь, затрудняет процедуру обновления данных, увеличивает их избыточность.

Безопасность данных включает их целостность и защиту. Целостность данных - устойчивость хранимых данных к разрушению и уничтожению, связанных с неисправностями технических средств, системными ошибками и ошибочными действиями пользователей. Она предполагает:

 отсутствие неточно введенных данных или двух одинаковых записей об одном и том же факте;

 защиту от ошибок при обновлении БД;

 невозможность удаления (или каскадное удаление) связанных данных разных таблиц;

 неискажение данных при работе в многопользовательском режиме и в распределенных базах данных;

 сохранность данных при сбоях техники (восстановление данных).

Целостность обеспечивается триггерами целостности - специальными приложениями-программами, работающими при определенных условиях. Защита данных от несанкционированного доступа предполагает ограничение доступа к конфиденциальным данным и может достигаться:

 введением системы паролей;

 получением разрешений от администратора базы данных (АБД);

 запретом от АБД на доступ к данным;

 формирование видов - таблиц, производных от исходных и предназначенных конкретным пользователям.

Стандартизация обеспечивает преемственность поколений СУБД, упрощает взаимодействие БД одного поколения СУБД с одинаковыми и различными моделями данных. При этом может быть осуществлен как локальный, так и удаленный доступ к данным (технология клиент/сервер или сетевой вариант).

К СУБД относятся следующие основные виды программ:

• полнофункциональные СУБД;

• серверы БД;

• клиенты БД;

• средства разработки программ работы с БД.

Полнофункциональные СУБД(ПФСУБД) представляют собой традиционные СУБД, которые сначала появились для больших машин, затем для мини-машин и для ПЭВМ. Это самая многочисленная группа СУБД, обладающих большими возможностями.

ПФСУБД последнего поколения имеют развитый интерфейс, позволяющий с помощью команд меню выполнять основные действия с БД: создавать и модифицировать структуры таблиц, вводить данные, формировать запросы, разрабатывать отчеты, выводить их на печать и т. п. Во многих из них для создания запросов можно пользоваться языком QBE (QueryByExample). Многие ПФСУБД включают средства программирования для профессиональных разработчиков.

Некоторые системы имеют дополнительные средства проектирования схем БД или CASE-подсистемы. Многие из них обладают возможностью доступа к другим БД или к данным SQL-cepвepoв.

Серверы БДпредназначены для организации центров обработки данных в сетях ЭВМ. Эта группа СУБД в настоящее время менее многочисленна, но их количество постепенно растет. Серверы БД реализуют функции управления базами данных, запрашиваемые другими (клиентскими) программами обычно с помощью операторов SQL.

Примерами серверов БД являются следующие программы: NetWare SQL (Novell), SQL Server (Microsoft), InterBase (Borland) и др.

В роли клиентских программ для серверов БД в общем случае могут использоваться различные программы: ПФСУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры, программы электронной почты и т. п. При этом элементы пары «клиент — сервер» могут принадлежать одному или разным производителям программного обеспечения.

В случае, когда клиентская и серверная части выполнены одной фирмой, естественно ожидать, что распределение функций между ними выполнено рационально. В остальных случаях обычно преследуется цель обеспечения доступа к данным «любой ценой». Примером такого соединения является случай, когда одна из полнофункциональных СУБД играет роль сервера, а вторая СУБД (другого производителя) — роль клиента. Так, для сервера БД SQL Server (Microsoft) в роли клиентских программ могут выступать многие СУБД, такие как: dBASE IV, BlythSoftware, Рaradox, DataBase, Focus, 1-2-3, MDBS III, Revelation и другие.

Средства разработки программ работы с БДмогут использоваться для создания разновидностей следующих программ:

• клиентских программ;

• серверов БД и их отдельных компонентов;

• пользовательских приложений.

Программы первого и второго вида весьма малочисленны, так как предназначены, главным образом, для системных программистов. Пакетов третьего вида гораздо больше, но меньше, чем полнофункциональных СУБД.

К средствам разработки; пользовательских приложений относятся системы программирования, например Clipper, разнообразные библиотеки программ для различных языков программирования, а также пакеты автоматизации разработок (в том числе систем типа клиент-сервер). В числе наиболее распространенных можно назвать следующие инструментальные системы: Delphi и PowerBuilder (Borland), VisualBasic (Microsoft), SILVERRUN (ComputerAdvisersInc.), S-Designor (SDP и Powersoft) и ERwin (LogicWorks).

33. Компьютерная сеть (вычислительная сеть) — система, обеспечивающая обмен данными между вычислительными устройствами (компьютеры, серверы, маршрутизаторы и другое оборудование).

Все многообразие компьютерных сетей можно классифицировать по следующим четырём признакам:

1. по типу среды передачи, то есть физической среды, которая используется для соединения компьютеров;

2. по скорости передачи информации;

3. по ведомственной принадлежности;

4. по территориальной распространенности.

1) Среда передачи называется еще "линией связи". Информация передается по линиям связи в виде различных сигналов, которые, испытывая сопротивление среды, затухают с расстоянием. Поэтому одной из важнейших характеристик линии связи является максимальная дальность, на которую может быть передана по ней информация без искажения.

В качестве линий связи могут использоваться:

 ИК-лучи (обеспечивают передачу информации между компьютерами, находящимися в пределах одной комнаты);

 электрические провода (кабель "витая пара" обеспечивает связь между компьютерами на расстояние до 100м, коаксиальные кабели – до 500м);

 оптоволоконные кабели (обеспечивают связь на расстояние нескольких десятков километров);

 телефонные линии, радиосвязь, спутниковая связь (позволяют соединять компьютеры, находящиеся в любой точке планеты).

2) По скорости передачи информации компьютерные сети делятся на низкоскоростные (скорость передачи информации до 10 Мбит/с), среднескоростные (скорость передачи информации до 100 Мбит/с), высокоскоростные(скорость передачи информации свыше 100 Мбит/с).

3) По принадлежности различают ведомственныеи государственныесети. Ведомственные сети принадлежат одной организации и располагаются на ее территории. Государственные сети – это сети, используемые в государственных структурах.

4) По территориальной распространенности сети могут быть локальными, глобальными и региональными. Локальными называются сети, расположенные в одном или нескольких зданиях. Региональными называются сети, расположенные на территории города или области. Глобальными называются сети, расположенные на территории государства или группы государств, например, всемирная сеть Интернет.

В классификации сетей существует два основных термина: локальная сеть (LAN) и территориально-распределенная сеть (WAN).

Локальная сеть (Local Area Network) связывает компьютеры и принтеры, обычно находящиеся в одном здании (или комплексе зданий). Каждый компьютер, подключенный к локальной сети, называется рабочей станциейилисетевым узлом. Как правило, в локальных сетях практикуется использование высокоскоростных каналов.

Локальные сети позволяют отдельным пользователям легко и быстро взаимодействовать друг с другом. Вот лишь некоторые задачи, которые позволяет выполнять локальная сеть:

 совместная работа с документами;

 передача файлов между компьютерами без использования каких-либо носителей;

 упрощение документооборота: вы получаете возможность просматривать, корректировать и комментировать документы, не покидая своего рабочего места, не организовывая собраний и совещаний;

 сохранение и архивирование своей работы на сервере, чтобы не использовать ценное пространство на жестком диске компьютера;

 простой доступ к приложениям на сервере;

 облегчение совместного использования дорогостоящих ресурсов, таких как высокопроизводительные принтеры, пишущие дисковые накопители, профессиональные сканеры, жесткие диски большой емкости и программные приложения (например, текстовые процессоры или программное обеспечение баз данных).

Локальные вычислительные сети подразделяются на два кардинально различающихся класса: одноранговые (одноуровневые или Peer to Peer) сети и иерархические (многоуровневые).

Одноранговая сеть представляет собой сеть равноправных компьютеров, каждый из которых имеет уникальное имя (имя компьютера) и обычно пароль для входа в сеть во время загрузки операционной системы. Имя и пароль входа назначаются владельцем компьютера. Одноранговые сети могут быть организованы с помощью таких операционных систем, как LANtastic,Windows’3.11, Novell NetWare Lite. Одноранговые сети могут быть организованы также на базе всех современных 32-разрядных операционных систем – Windows’95 OSR2, Windows NTWorkstation версии, OS/2) и некоторых других.

В иерархических локальных сетях имеется один или несколько специальных компьютеров – серверов, на которых хранится информация, совместно используемая различными пользователями.

Сервер в иерархических сетях – это постоянное хранилище разделяемых ресурсов. Сам сервер может быть клиентом только сервера более высокого уровня иерархии. Поэтому иерархические сети иногда называются сетями с выделенным сервером. Серверы обычно представляют собой высокопроизводительные компьютеры, возможно, с несколькими параллельно работающими процессорами, с винчестерами большой емкости, с высокоскоростной сетевой картой (100 Мбит/с и более). Компьютеры, с которых осуществляется доступ к информации на сервере, называются клиентами.

2) Территориально-распределенная сеть (Wide Area Network) соединяет несколько локальных сетей, географически удаленных друг от друга. Территориально-распределенные сети обеспечивают те же преимущества, что и локальные, но при этом позволяют охватить большую территорию. Обычно для этого используется коммутируемая телефонная сеть общего пользования (PSTN, Public Switched Telephone Network) с соединением через модем или линии высокоскоростной цифровой сети с предоставлением комплексных услуг (ISDN, Integrated Services DigitalNetwork). Линии ISDN часто применяются для передачи больших файлов, например содержащих графические изображения или видео.