建立数据库和数据仓库
时间：2023年5月7日 星期日
作者：小王
一、数据库管理系统架构
1.层次式和分布式数据库
层次式数据库以分层方式存储数据，分布式数据库将数据存储在多个数据库中，但在逻辑上是一个数据库。
2.关系型数据库
关系型数据库的主要组件是表，即关系，是非常流行的数据库类型，如MySQL。
• 表中的列对应属性（attributes）或字段（fields），列的数量被视为度数（degree），通常不变；
• 表中的行对应记录（record）或元组（tuple），行的数量被视为基数（cardinality），通常会发生变化。
键的类型
• 候选键（candidate key）：用于唯一标识表中记录的属性子集。
• 主键（primary key）：从候选键中选出用于唯一标识表中记录的键。
• 备用键（alternate key）：未被选为主键的候选键。
• 外键（foreign key）：用于建立两个表之间关系，也叫参照完整性。
关系型数据库使用的标准语言是结构化查询语言（SQL），为使用者与数据库交互提供了接口。SQL有两个组件：数据定义语言（DDL）允许操作数据库结构，数据操作语言（DML）允许操作数据库数据。
二、数据库事务
1.定义
数据库事务（database transactions）是指包含一个或多个数据库操作的命令集合，要么全部执行成功，要么全部执行失败。
• 以end结尾的每个SQL操作都具有独立性，执行成功与失败不影响其他操作；
• 以commit结尾的每个SQL操作都属于一个事务，其中一个执行失败，其他操作都会回滚。
2.ACID模型
• 原子性（Atomicity）：要么全部成功、要么全部失败。
• 一致性（Consistency）：事务执行前后环境是一致的。
• 隔离性（Isolation）：事务之间互不影响。
• 持久性（Durability）：事务一旦提交数据不会丢失。
三、多级数据库安全
多级安全数据库指的是包含不同分类级别的信息，应用安全标签、知其所需等对用户的访问进行限制。
数据库视图（database views）通过限制可执行的SQL语句来进行权限控制也可实现多级安全性。
1.并发性
并发性（Concurrency）或编辑控制（edit control）是一种预防性安全机制，用以解决不同进程同时操作数据库时保障信息的正确性。
• 丢失更新：当两个进行同时更新数据库某条数据时，而互相不清楚对方活动，则会出现丢失更新。
• 脏读：当进程从没有成功提交的事务中读取记录时，则会出现脏读。
• 脏写：一个进程的事务回滚导致另一个进程已提交的信息也回滚，则会出现脏写。
• 不可重复度：一个进程读取一个数据两次，但读取的结果不一致，则会出现不可重复读。
并发性使用锁特性，在同一时间仅允许一个用户对某数据进行变更，拒绝其他用户对该数据的访问。
2.聚合
聚合（aggregation）攻击指的是使用SQL函数来获取一个或多个表的记录，以生成高价值的数据的过程。
3.推理
推理（inference）攻击是在聚合攻击的基础上，利用人类思维的演绎能力来获取高价值数据。
4.其他安全机制
• 时间标记：按时间顺序执行事务来维护数据的完整性和可用性。
• 细粒度控制：基于内容的访问控制、基于上下文的访问控制以及单元抑制（cell suppression）都是细粒度控制的体现。
• 数据库分区：根据数据的安全级别或内容类型对数据库进行分区。
• 多实例（Polyinstantiation）：额外增加记录或表，不同安全级别能访问的数据的值是不同的。
• 噪声和干扰（noise and perturbation）：在数据库中插入错误或欺骗性数据来保护真实数据。
四、开放数据库连接
开放数据库连接（ODBC）用以解决应用程序与不同类型数据库的通信，即翻译官的作用。
五、NoSQL
因数据库性能或存储类型的限制，许多组织开始使用非关系型数据库，即NoSQL。
1.键值存储（key/value stores）
以键/值对存储信息，与编程中的字典一样，适合高速存取和大数据场景。
2.图形数据库（graph databases）
适合对象之间关系极其复杂的场景，如社交关系。
3.文档存储（document stores）
类似于键值存储，但以文档形式存储，存储信息可以非常复杂，如JSON。
六、存储器威胁
数据库是运行在操作系统、物理硬件之上的，因此也需要在其他方面加强风险控制。
1.非法访问
包括逻辑和物理上的，逻辑上通过权限控制、数据机密等方式应对，物理上通过门锁、保安等方式应对。
2.隐蔽通道
通过非正常传输通道造成数据泄密。
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