Защита баз данных (А ...

Цель: изучить методы организации целостности данных, модели и структуры информационных систем 

План занятия: 

1. Методы обеспечения целостности системы защиты

 2. Модели и методы организации данных 

3. Организация данных

Методы обеспечения целостности системы защиты 

Под целостностью подразумевается актуальность и непротиворечивость информации, ее защищенность от разрушения и несанкционированного изменения. 

Методами обеспечения целостности являются: 

- использование отказоустойчивых устройств; - резервирование (дублирование) данных; 

- разграничение прав доступа к программам и данным; 

- организация антивирусной защиты;

 - контроль целостности программ и данных. 

Использование отказоустойчивых устройств.

 Под надежностью понимается свойство системы выполнять возложенные на нее задачи в определенных условиях эксплуатации. При наступлении отказа компьютерная система не может выполнять все предусмотренные документацией задачи, т.е. переходит из исправного состояния в неисправное. Если при наступлении отказа компьютерная система способна выполнять заданные функции, сохраняя значения основных характеристик в пределах, установленных технической документацией, то она находится в работоспособном состоянии.

Резервирование (дублирование) данных. 

По времени восстановления информации методы дублирования могут быть разделены на:

 - оперативные;

 - неоперативные. 

К оперативным методам относятся методы дублирования информации, которые позволяют использовать дублирующую информацию в реальном масштабе времени. Это означает, что переход к использованию дублирующей информации осуществляется за время, которое позволяет выполнить запрос на использование информации в режиме реального времени для данной КС. Все методы, не обеспечивающие выполнения этого условия, относят к неоперативным методам дублирования. 

По используемым для целей дублирования средствам методы дублирования можно разделить на методы, использующие: 

- дополнительные внешние запоминающие устройства (блоки);

 - специально выделенные области памяти на несъемных машинных носителях; 

- съемные носители информации.

По числу копий методы дублирования делятся:

 - на одноуровневые; 

- многоуровневые. 

Как правило, число уровней не превышает трех. По степени пространственной удаленности носителей основной и дублирующей информации методы дублирования могут быть разделены на следующие методы: 

- сосредоточенного дублирования; 

- рассредоточенного дублирования. 

Для определенности целесообразно считать методами сосредоточенного дублирования такие методы, для которых носители с основной и дублирующей информацией находятся в одном помещении. Все другие методы относятся к рассредоточенным. 

В соответствии с процедурой дублирования различают методы: 

- полного копирования; 

- зеркального копирования; 

- частичного копирования; 

При полном копировании дублируются все файлы. 

При зеркальном копировании любые изменения основной информации сопровождаются такими же изменениями дублирующей информации. При таком дублировании основная информация и дубль всегда идентичны. 

Частичное копирование предполагает создание дублей определенных файлов, например, файлов пользователя. Одним из видов частичного копирования, получившим название инкрементного копирования, является метод создания дублей файлов, измененных со времени последнего копирования. 

Комбинированное копирование допускает комбинации, например, полного и частичного копирования с различной периодичностью их проведения. 

Наконец, по виду дублирующей информации методы дублирования разделяются: 

- на методы со сжатием информации; 

- методы без сжатия информации.

- комбинированного копирования.

Модели и методы организации данных 

Информационные модели 

Информационная модель представляет собой формализованное описание на языке информатики части реального мира (предметной области), подлежащей изучению для организации управления и автоматизации социально-экономических процессов. 

Информационная модель должна удовлетворять ряду требований: 

управление потоками событий; 

идентификация сообщений; 

обработка ошибок; 

возможность расширения; 

простота использования и управления (включая транспортабельность передачи сообщений); 

«мягкий» отказ; 

возможность расширения. 

Информационный объект – это описание некоторой сущности (реального объекта, явления, процесса, события) в виде совокупности логически связанных информационных элементов (атрибут/реквизит, отношение). 

Информационный объект имеет множество реализаций (экземпляров), каждый из которых представлен совокупностью конкретных значений атрибутов и идентифицируется значением ключевого атрибута (ключа). Остальные атрибуты являются описательными. 

Информационная модель позволяет зафиксировать концептуальное устройство предметной области, иерархию понятий, свойств и структуру объектов. 

Информационные объекты одного реквизитного состава и структуры образуют классы объектов, которым также присваивается уникальное имя («Студент», «Сессия», «Стипендия»).

Модель данных – это совокупность структурированных данных и операций их обработки. 

Построение информационной модели базируется на описании документооборота и алгоритмов решения прикладных задач. Моделирование возможно, если создано формализованное описание, учитывающее основные закономерности процессов и действующие факторы. 

Решение по конфигурации модели принимается с учетом объемных и временных характеристик потоков информации, рациональных маршрутов ее движения. 

Локализация информации осуществляется с учетом: - класса задач, решаемых с использованием этой информации; - круга соответствующих пользователей; - места хранения. 

Концептуальная модель предметной области служит для описания ее объектов и отношений между ними: 

Мк = 

где А – множество объектов;

 R – множество отношений между объектами.

Информационно-логическая (инфологическая) модель предметной области отражает предметную область в виде совокупности информационных объектов и их структурных связей. 

Этапы построения информационной модели: 

- идентификация пользователей и сопряженных организаций; 

- идентификация областей принятия решений; 

- определение области принятия решений; 

- разработка описательной системы модели; 

- разработка нормативной системы модели; 

- разработка согласованной модели системы; 

- построение и описание алгоритма принятия решений; 

- определение информационных потребностей.

Уровни моделирования 

Организационный уровень заключается в разработке организационных мероприятий и нормативных документов, обеспечивающих функционирование системы. 

Информационная модель системы организационного уровня должна удовлетворять следующим требованиям: 

- многократное использование любых наборов данных, содержащихся в динамической модели любого узла, всеми пользователями системы; 

- однократный ввод оперативных данных; 

- минимальная избыточность за счет развитой системы идентификации содержания информации и связей между узлами системы;

 - физическая независимость данных, обеспечивающая возможность изменения способов физического хранения данных, а также замены внешних запоминающих устройств без значительной модификации программного обеспечения; 

- логическая независимость данных, предусматривающая возможность добавления новых элементов данных и расширения общих логических структур информации без модификации программного обеспечения; 

- простота использования модели, позволяющая применять языки запросов высокого уровня, которые обеспечивают возможность получения данных пользователями системы без необходимости разработки ими специальных программ; 

- пользователи должны иметь возможность легкого получения информации о том, какие данные имеются в их рассмотрении, используя словари данных, определяющие элементы хранимой информации и методы ее получения, а также различные средства помощи; 

- модель должна обеспечивать требуемую скорость удовлетворения запросов пользователей на запрашиваемые данные с помощью совершенных систем адресации, механизмов доступа и поиска данных;

- модель должна обеспечивать требуемый уровень контроля достоверности и целостности хранимой и используемой информации;

 - модель должна обеспечивать требуемый уровень сохранности и защищенности данных от физического разрушения, несанкционированного доступа и использования, а также средства эффективного и своевременного восстановления работоспособности при сбоях и отказах; 

- при подготовке и использовании информации должны применяться методы счетного и логического контроля, автоматического обнаружения и исправления ошибок. Концептуальный уровень соответствует логическому аспекту представления об информации предметной области в интегрированном виде. 

Функциональный уровень обеспечивает решение прикладных задач, требующих предварительного анализа информации. 

Информационный уровень обеспечивает формирование информационных объектов (количественное и качественное описание), между которыми установлены связи, позволяющие осуществлять поиск и выбор требуемой информации в соответствии с реализуемыми функциями. 

В основе моделирования лежит специфицирование (формализованное описание) предметной области. Специфицирование состоит в описании входной и выходной информации, планово-отчетных показателей, нормативно-справочной информации, оперативной информации, процедур, предназначенных для принятия решений руководителями всех уровней, словарей и каталогов пользователей.

Организация данных 

Модель данных – это совокупность структурированных данных и операций их обработки. Модели данных классифицируют по структурам. 

Простые списковые. 

Содержат списки индексов для множества записей. Индекс включает ключ записи и соответствующий адрес (поэтому эти структуры еще называют адресными списками). 

Цепные. 

Каждая запись, кроме собственного адреса, содержит адрес следующей за ней записи (ссылку). Могут быть незамкнутыми и замкнутыми (кольцевыми). 

Иерархические. 

Объединяют наборы разнотипных записей, допускающих всевозможные сочетания между собой. Описываются с помощью служебных записей для вершин (имя, дуги) и для дуг (имя, источник, приемник, прочие дуги источника). Могут быть древовидными и сетевыми. 

Реляционные. 

Объединяют наборы однотипных записей, описываемых с помощью двумерных таблиц (строка-кортеж, столбец-домен). 

Модели данных используют различные методы доступа: 

- последовательный; 

- прямой (индексный); 

- индексно-последовательный.