数据库安全课件.pptx
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1、第第2章章 数据管理基本数据管理基本原理与技术原理与技术数据管理基本原理与技术数据管理基本原理与技术数据库系统概述数据库系统概述数据库系统体系结构数据库系统体系结构关系数据库管理系统关系数据库管理系统关系数据模型关系数据模型数据库分析与设计数据库分析与设计多用户多用户DBMS体系结构体系结构分布式数据库分布式数据库面向对象数据库面向对象数据库联邦式数据库联邦式数据库数据仓库与数据集市数据仓库与数据集市联机分析处理与数据挖掘联机分析处理与数据挖掘时态数据库时态数据库空间数据库空间数据库l数据库管理指的是对数据的收集、组织、编目、定位、存储、检索、数据库管理指的是对数据的收集、组织、编目、定位、存
2、储、检索、抽取、表示、加工、传播、维护等一系列行为操作,先后经历了人工抽取、表示、加工、传播、维护等一系列行为操作,先后经历了人工管理阶段、文件系统阶段,并最终进入了数据库系统阶段。管理阶段、文件系统阶段,并最终进入了数据库系统阶段。l数据库是逻辑相关数据的一个持久性共享集合,含有数据自身的定义数据库是逻辑相关数据的一个持久性共享集合,含有数据自身的定义与描述用于实现各种数据管理。与描述用于实现各种数据管理。l数据是描述客观事物的符号记录,是表示客观事物的语义解释。数据是描述客观事物的符号记录,是表示客观事物的语义解释。数据库管理系统是位于操作系统之上的一层数据管理软件,可以对数数据库管理系统
3、是位于操作系统之上的一层数据管理软件,可以对数据库建立、运用和维护进行集中管理、集中控制。据库建立、运用和维护进行集中管理、集中控制。l数据库系统是人机系统和数据库的有机结合,一般由数据库、数据库数据库系统是人机系统和数据库的有机结合,一般由数据库、数据库管理系统及其开发工具、应用系统、数据管理员和用户组成。与数据管理系统及其开发工具、应用系统、数据管理员和用户组成。与数据库系统有关的人可以分为数据和数据库管理员、数据库设计人员、应库系统有关的人可以分为数据和数据库管理员、数据库设计人员、应用开发人员和最终用户。用开发人员和最终用户。2.1 2.1 数据库系统概述数据库系统概述lANSI/SP
4、APC三层体系结构从上至下分别为外模式、概念模式和三层体系结构从上至下分别为外模式、概念模式和内模式。内模式。l外模式又称为用户视图、子模式或用户模式,描述一个与客户相外模式又称为用户视图、子模式或用户模式,描述一个与客户相关的数据库。关的数据库。l概念模式又称为公共用户视图或逻辑模式,描述数据库中存储的概念模式又称为公共用户视图或逻辑模式,描述数据库中存储的数据及其关联。数据及其关联。l内模式又称为存储视图或存储模式,是数据库在计算机环境中的内模式又称为存储视图或存储模式,是数据库在计算机环境中的物理表示,描述数据库如何存储数据。物理表示,描述数据库如何存储数据。2.2 2.2 数据库系统体
5、系结构数据库系统体系结构通常认为完整的通常认为完整的DBMS具备具备10项功能:项功能:l数据存储、提取和更新数据存储、提取和更新l用户可访问的目录用户可访问的目录l事物支持事物支持l并发控制并发控制l恢复服务恢复服务l授权服务授权服务l支持数据通信支持数据通信l完整性服务完整性服务l提高数据独立性服务提高数据独立性服务l实用程序服务实用程序服务2.3 2.3 关系数据库管理系统关系数据库管理系统2.3.1 关系数据库管理系统功能关系数据库管理系统功能通常数据库管理系统包含以下组件:通常数据库管理系统包含以下组件:l查询处理器查询处理器l数据库管理器数据库管理器l文件管理器文件管理器lDML预
6、处理器预处理器lDDL编译器编译器l数据字典管理器,又称为目录管理器数据字典管理器,又称为目录管理器2.3 2.3 关系数据库管理系统关系数据库管理系统2.3.2 关系数据库管理系统的组件关系数据库管理系统的组件以应用程序从数据库中读取一个数据为例,数据库管理系统的典型工以应用程序从数据库中读取一个数据为例,数据库管理系统的典型工作流程如下:作流程如下:1、DBMS接受用户或应用程序发出的从数据库中读取数据记录的命令;接受用户或应用程序发出的从数据库中读取数据记录的命令;2、DBMS检查命令语法,解析语义,调用应用程序相对视图(外模式),检查存取及控制权检查命令语法,解析语义,调用应用程序相对
7、视图(外模式),检查存取及控制权限,决定是否执行处理操作,如果拒绝执行处理操作,直接返回错误信息;限,决定是否执行处理操作,如果拒绝执行处理操作,直接返回错误信息;3、DBMS调用公共用户视图(概念模式),根据外模式调用公共用户视图(概念模式),根据外模式/概念模式映射,确定读取概念模式的概念模式映射,确定读取概念模式的相关记录;相关记录;4、DBMS调用存储视图(内模式),根据概念模式调用存储视图(内模式),根据概念模式/内模式映射,确定读取的文件,存取方式内模式映射,确定读取的文件,存取方式和具体记录;和具体记录;5、DBMS向操作系统发出执行读取有关物理记录的命令;向操作系统发出执行读取
8、有关物理记录的命令;6、OS执行读取操作;执行读取操作;7、OS将数据从数据库的存储区送至系统缓冲区;将数据从数据库的存储区送至系统缓冲区;8、DBMS根据外模式根据外模式/概念模式计算应用程序需要的记录格式;概念模式计算应用程序需要的记录格式;9、DBMS将数据从系统缓冲区送至应用程序的用户工作区;将数据从系统缓冲区送至应用程序的用户工作区;10、DBMS向用户返回命令执行情况的状态信息。向用户返回命令执行情况的状态信息。2.3 2.3 关系数据库管理系统关系数据库管理系统2.3.3 关系数据库管理系统的典型工作流程关系数据库管理系统的典型工作流程关系式由行(关系式由行(Row)和列()和列
9、(Column)组成的二维表()组成的二维表(Table),也称为文也称为文件,关系中包含属性件,关系中包含属性(字段字段)、元组、元组(记录记录)、基数、维、基数、维(度度)、域。、域。关系的数学基础是集合理论和谓词逻辑,具有以下特征:关系的数学基础是集合理论和谓词逻辑,具有以下特征:l每个关系具有一个唯一的名称,对应于特定的关系模型;每个关系具有一个唯一的名称,对应于特定的关系模型;l关系中每个属性具有唯一的名称;关系中每个属性具有唯一的名称;l每个元组的每个属性包含一个单一值;每个元组的每个属性包含一个单一值;l没有重复的元组;没有重复的元组;l元组从上至下排列没有顺序;元组从上至下排列
10、没有顺序;l属性从左至右排列没有顺序。属性从左至右排列没有顺序。2.4 2.4 关系数据模型关系数据模型2.4.1 关系数据结构关系数据结构关系代数首先支持四种基本的二目运算,分别是:关系代数首先支持四种基本的二目运算,分别是:l并并(Union)l差差(Difference)l交交(Intersection)l广义笛卡尔儿积广义笛卡尔儿积(Extended Cartesian Product)还有一些专门的关系运算,分别是:还有一些专门的关系运算,分别是:l选择选择(Selection)l投影投影(Projection)l连接连接(Join)l除除(Division)2.4 2.4 关系数据
11、模型关系数据模型2.4.2 关系代数与关系演算关系代数与关系演算关系模型中主要包括三类完整性约束:实体完整性、参照完关系模型中主要包括三类完整性约束:实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。整性和用户定义的完整性。2.4 2.4 关系数据模型关系数据模型2.4.3 关系的完整性关系的完整性典型的信息系统具有一个完整的生命周期,通常包括:典型的信息系统具有一个完整的生命周期,通常包括:1、数据库规划、数据库规划数据库规划站在全局高度进行筹划,确保数据库应用系统生命周期各个数据库规划站在全局高度进行筹划,确保数据库应用系统生命周期各个阶段可以高效和有效地实施。阶段可以高效和有效地实施。2、系统定
12、义阶段、系统定义阶段系统定义阶段确定数据库应用系统的范围、边界和主要用户视图。系统定义阶段确定数据库应用系统的范围、边界和主要用户视图。3、需求分析阶段、需求分析阶段需求分析阶段的主要任务是收集和分析数据库应用系统需求特征,形成需求分析阶段的主要任务是收集和分析数据库应用系统需求特征,形成需求说明书。需求说明书。4、数据库设计阶段、数据库设计阶段数据库设计阶段是创建支持应用系统数据库的过程,由三个子阶段组数据库设计阶段是创建支持应用系统数据库的过程,由三个子阶段组成,即概念设计、逻辑设计和物理设计阶段。成,即概念设计、逻辑设计和物理设计阶段。2.5 2.5 数据库分析与设计数据库分析与设计、概
13、念设计主要是将用户需求抽象为概念模型,描述其中的尸体、关、概念设计主要是将用户需求抽象为概念模型,描述其中的尸体、关联及属性。包括自顶向下、自底向上、逐步扩张和混合策略四种方法。联及属性。包括自顶向下、自底向上、逐步扩张和混合策略四种方法。、逻辑数据库设计是将概念设计获得的概念结构、逻辑数据库设计是将概念设计获得的概念结构(例如例如ER图图)精简映射精简映射为相应地数据模型。为相应地数据模型。、物理数据库设计确定数据库的实际实现,物理数据库设计与特定的、物理数据库设计确定数据库的实际实现,物理数据库设计与特定的DBMS相关。相关。5、应用程序设计、应用程序设计在数据库设计的同时,还可以并行地进
14、行应用程序的设计,对于数据库在数据库设计的同时,还可以并行地进行应用程序的设计,对于数据库应用程序而言,主要任务是事物设计和图形用户界面设计。应用程序而言,主要任务是事物设计和图形用户界面设计。6、建立快速原型系统(可选)、建立快速原型系统(可选)通过建立快速原型系统,可以有效表达、演示系统功能和需求,为整个通过建立快速原型系统,可以有效表达、演示系统功能和需求,为整个数据库应用系统的最终实现提供考察依据或进化的框架。数据库应用系统的最终实现提供考察依据或进化的框架。2.5 2.5 数据库分析与设计数据库分析与设计7、实现阶段、实现阶段实现阶段是确保数据库应用系统功能、安全性、完整性约束得以充
15、分控实现阶段是确保数据库应用系统功能、安全性、完整性约束得以充分控制和实施的一个重要阶段,与采用的开发工具、组件、代码编写方式密制和实施的一个重要阶段,与采用的开发工具、组件、代码编写方式密切相关。切相关。8、数据转换和加载、数据转换和加载数据转化和加载主要完成数据的移植。数据转化和加载主要完成数据的移植。9、测试阶段、测试阶段测试是衡量软件可靠性和软件质量的重要途径。测试是衡量软件可靠性和软件质量的重要途径。4、运行维护阶段、运行维护阶段运行维护阶段标志着数据库应用系统的全面运行,是数据库应用系统成运行维护阶段标志着数据库应用系统的全面运行,是数据库应用系统成功研制的重要标志和里程碑。功研制
16、的重要标志和里程碑。2.5 2.5 数据库分析与设计数据库分析与设计实现多用户实现多用户DBMS的常见体系结构包括远程处理、文件的常见体系结构包括远程处理、文件服务器和客服务器和客户户服务器。服务器。1、远程处理、远程处理远程处理是多用户数据库管理系统的传统结构,又称为主从式结构。远程处理是多用户数据库管理系统的传统结构,又称为主从式结构。2、文件、文件服务器系统服务器系统3、客户、客户服务器结构服务器结构包含三种原子拓扑结构:单用户包含三种原子拓扑结构:单用户单服务器结构、多用户单服务器结构、多用户单服务器结单服务器结构和多用户构和多用户多服务器结构。多服务器结构。2.6 2.6 多用户多用
17、户DBMSDBMS体系结构体系结构1990年年C.J.Date撰文阐述了分布式数据库系统的十二个基本原则,也称为撰文阐述了分布式数据库系统的十二个基本原则,也称为分布式数据库的十二个目标,分别是:分布式数据库的十二个目标,分别是:l本地自治本地自治l不依赖于中心场地不依赖于中心场地l可连续操作性可连续操作性l位置独立性位置独立性l分片独立性分片独立性l复制独立性复制独立性l分布式查询处理分布式查询处理l分布式事务管理分布式事务管理l硬件独立性硬件独立性l操作系统独立性操作系统独立性l网络独立性网络独立性lDBMS独立性独立性2.7 2.7 分布式数据库分布式数据库2.7.1 分布式数据库的基本
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