第二章数据库管理与网络技术.docx

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第二章数据库管理与网络技术

§2-1数据库基础知识

一、数据库的发展

1、人工管理阶段

数据不保存

应用程序管理数据

数据不共享

数据不具有独立性

2、文件系统阶段

数据可以长期保存

由文件系统管理数据

数据共享性差，冗余度大（数据多次记录，重复存储）

数据独立性差

3、数据库阶段

4、高级数据库阶段（数据库系统概论图p413）

（1）分布式数据库特点

数据独立性

集中与自治相结合的控制结构

适当增加数据冗余度

全局的一致性、可恢复性

（2）面向对象的数据库特点

把数据结构和数据结构上的操作算法封装在一个对象之中，例如：

定义一个学生对象，其状态由“学号，姓名，性别，专业，年龄”等属性值组成，其行为由：

“显示学生信息，增加一个学生，删除一个学生”组成。

二、数据库的定义和特点

数据库：

是指长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

三、数据模型

模型是现实世界特征的模拟和抽象。

数据模型应该满足的三方面要求：

书P39

（一）概念模型

1、信息世界中的基本概念

（1）实体

（2）属性

（3）码

（4）域

（5）实体型

（6）实体集合

（7）联系

两个实体之间的联系可以分为三类：

一对一联系

一对多联系

多对多联系

（二）结构数据模型

层次模型

满足两个条件

1、有且只有一个结点没有双亲结点，这个结点称为根结点

2、根以外的其他结点有且只有一个双亲结点

优点：

层次数据模型本身比较简单

对于实体间联系是固定的，且预先定义好的应用系统，采用层次模型来实现最优

层次数据模型提供了良好的完整性支持

缺点：

现实世界中很多联系是非层次性的

对于插入和删除操作的限制比较多

查询子女结点必须通过双亲结点

由于结构严密，层次命令趋于程序化

网络模型

满足两个条件

1、允许一个以上的结点无双亲

2、一个结点可以有多于一个的双亲

优点：

能够更为直接地描述现实世界，

具有良好的性能，存取效率较高

缺点：

结构比较复杂，而且随着应用环境的扩大，数据库的结构就变得越来越复杂，不利于最终用户掌握

用户不容易使用

关系模型

优点：

建立在严格的数学概念的基础上的

数据结构简单清晰用户易懂易用

更高的独立性、更好的安全保密性，也简化了程序员的工作和数据库开发建立的工作

缺点：

查询效率不高

四、数据库系统的组成

一、多对多联系在层次模型中的表示

一个学生可以学修多门课程，一门课程可由多个学生选修。

（数据库概论P24冗余结点法）

层次数据库中不仅要存储数据本身，还要存储数据之间的层次联系。

层次模型数据的存储常常是和数据之间联系的存储结合在一起的。

1、邻接法

（数据库概论P25）

2、链接法

（数据库概论P26）

用指引元来反映数据之间的层次联系

二、网状数据模型的存储结构

（数据库概论P29）

三、关系数据模型的几个概念

1、关系：

一个关系就是一张表（数据库概论P47）

2、元组：

一行为一元组

3、属性

4、码

5、域（列）

6、分量：

元组中的一个属性值

7、关系模式：

对关系的描述，一般表示为：

关系名（属性1、属性2、、属性n）

四、关系运算（数据库概论P56）

1、并

2、差

3、交

4、广义笛卡尔积

5、选择

又称限制。

他是在关系R中选择满足给定条件的诸元组（P59）

6、投影

关系R上的投影是从R中选择出若干属性列组成新的关系。

（P60）

7、连接

等值连接

自然连接

8、除

给定关系R（Ｘ，Ｙ）和Ｓ（Ｙ，Ｚ），其中Ｘ，Ｙ，Ｚ为属性组。

Ｒ中的Ｙ与Ｓ中的Y可以有不同的属性名，但必须出自相同的域集。

（P63）

四、面向对象数据模型

一个面向对象的数据库系统是一个持久的、可共享的对象库的存储和管理者；而对象数据库是由一个对象数据模型所定义的对象的集合

1、对象数据模型的概念

对象：

现实世界的任一实体都被统一地模型化为一个对象

对象标识：

每个对象有一个唯一的标识P394

封装：

类：

共享同样属性和方法集的所有对象构成了一个对象类

类层次

消息

五、数据库系统组成

1、硬件平台

2、数据库管理系统

3、操作系统

4、数据库应用系统（应用软件）

5、数据库应用开发工具

6、人员

SNO

SNAME

STATUS

CITY

精益

天津

盛锡

北京

东方红

北京

丰泰盛

天津

为民

上海

PNO

PNAME

COLOR

WEIGHT

螺母

红

螺栓

绿

螺丝刀

蓝

螺丝刀

红

凸轮

蓝

齿轮

红

JNO

JNAME

CITY

三建

北京

一汽

长春

弹簧厂

天津

造船厂

天津

机车厂

唐山

无线电厂

常州

半导体厂

南京

SNO

PNO

JNO

QTY

200

100

700

100

400

200

500

400

100

200

100

300

200

100

200

500

1、求供应工程J1零件的供应商号码SNO；

2、求供应工程J1零件P1的供应商号码SNO；

3、求供应工程J1零件的为红色的供应商号码SNO；

§2-2数据库管理技术

一、SQL语言简介

在SQLServer2000中，一个数据库中可创建多达20亿个表，每个表最多可达1024列，每行最多8092字节。

对SQLServer的数据库有两种观点，即客户观点和数据管理员的观点

1、逻辑数据库P19（实用教程）

从客户的观点看，数据库是一个存放数据的表和支持这些数据的存储、检索、安全性和完整性的逻辑成分组成的集合。

基本概念

（1）基本表是本身独立存在的表，在SQL中一个关系就对应一个表。

一个或几个基本表对应一个存储文件，一个表可以带若干索引，索引也存放在存储文件中。

（2）视图是从一个或多个基本表导出的表。

它本身不独立存储在数据库中，即数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据，这些数据仍存放在导出视图的基本表中，因此视图是一个虚表。

视图在概念上与基本表等同，用户可以在视图上再定义视图。

2、物理数据库

从数据库管理员观点看，数据库是存储逻辑数据库的各种对象的实体。

（1）文件

1）主数据文件。

简称主文件，该文件是数据库的关键文件，包含了数据库的启动信息，并且存储数据。

每个数据库必须有且仅能有一个主文件，其默认扩展名为.mdf。

2）辅助数据文件。

简称辅文件，用于存储未包括主文件内的其他数据。

其默认扩展名为.ndf。

3）日志文件

也称为事务日志文件，用于保存恢复数据所需要的事务日志信息。

每个数据库至少有一个事务日志文件，也可以有多个，文件扩展名.ldf。

（2）文件组

二、SQL语言功能

1、创建数据库（实用教程P51）

Createdatabase数据库名称

On指定数据库文件和文件组属性

Logon指定日志文件

修改数据库Alterdatabase（实用教程P55）

2、创建基本表P59（实用教程）

Use数据库名

Createtable表名

（列名数据类型

）

3、插入表列列数据P66（实用教程）

Use数据库名

Insertinto表名

Values（具体值）

4、删除行数据

Use数据库名

Deletefrom表名

Where条件

5、修改数据

Use数据库名

Update表名

Set新值

Where表中的位置

6、选择

（1）选择一个表指定的列

Use数据库名

Select列名

From表名

Where表中的位置（具体的行的值）

（2）修改查询结果中的列标题

Use数据库名

Select列名=更换的列名

From表名

Where表中的位置（具体的行的值）

（3）替换查询结果中的数据

Use数据库名

Select列名=

Case

When条件1then表达式1

When条件2then表达式2

Else表达式

From表名

Where表中的位置（具体的行的值）

（4）计算列值

Use数据库名

Select列名，或者计算结果的列名以及公式

From表名

三、数据管理技术

（一）安全性管理

1、WindowsNT认证模式

用户登录WindowsNT时进行身份认证，登录SQLServer时不再进行身份验证。

2、SQLServer认证模式

在SQL认证模式下，SQLServer服务器要对登录的用户进行身份验证。

（二）数据库备份

1、数据库要备份的原因

（1）计算机硬件故障

（2）软件故障

（3）病毒

（4）误操作

（5）自然灾害

（6）盗窃

2、备份的方法

（1）完全数据库备份

（2）数据库的事务日志备份

（3）差异备份

（4）数据库文件或文件组备份

3、数据库恢复

4、数据复制

§2-3计算机局域网技术

一、计算机网络

1、概念：

计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

2、计算机网络的功能

（1）数据交换和通信

FTP是FileTransferProtocol（文件传输协议）的英文简称，而中文简称为“文传协议”。

用于Internet上的控制文件的双向传输。

同时，它也是一个应用程序（Application）。

用户可以通过它把自己的PC机与世界各地所有运行FTP协议的服务器相连，访问服务器上的大量程序和信息。

FTP的主要作用，就是让用户连接上一个远程计算机（这些计算机上运行着FTP服务器程序）察看远程计算机有哪些文件，然后把文件从远程计算机上拷到本地计算机，或把本地计算机的文件送到远程计算机去。

SMTP是一种提供可靠且有效电子邮件传输的协议。

SMTP是建模在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于传输系统之间的邮件信息并提供来信有关的通知。

（2）资源共享

（3）系统的可靠性（银行数据备份）

（4）分布式网络处理和均衡负荷

3、计算机网络的构成

（1）资源子网由计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。

资源子网主要负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。

主计算机系统简称主机（Host）,它可以是大型机，中型机，小型机。

主机是资源子网的主要组成单元，它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。

普通用户终端通过主机连人网内。

主机要为本地用户访问网络其他主机设备和资源提供服务，同时为远程服务用户共享本地资源提供服务。

终端（Terminal）是用户访问网络的界面。

终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端。

终端可以通过主机连人网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连人。

（2）通信子网：

是指网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合,通信设备、网络通信协议、通信控制软件等属于通信子网，是网络的内层，负责信息的传输。

主要为用户提供数据的传输，转接，加工，变换等。

（3）软件组成

4、计算机网络类型

（1）按跨度分类

A、广域网

B、局域网

C、城域网

（2）按网络采用的传输技术分类

A、点对点传播方式网

B、广播式传播方式网

（3）按管理性质分类

A、公用网

B、专用网

二、物流企业信息系统的网络结构

1、拓扑结构

（1）总线型

总线型拓扑是采用单根传输作为共用的传输介质,将网络中所有的计算机通过相应的硬件接口和电缆直接连接到这根共享的总线上。

　　总线型拓扑结构的特点如下：

　　优点：

（1）所需电缆数量较少。

（2）结构简单，无源工作有较高可靠性。

　　（3）易于扩充。

　　缺点：

（1）总线传输距离有限，通信范围受到限制。

（2）故障诊断和隔离比较困难。

　　（3）分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能，站点必须有介质访问控制功能，从而增加了站点的硬件和软件开销。

　　总线型拓扑结构适用于计算机数目相对较少的局域网络，通常这种局域网络、的传输速率在100Mbps，网络连接选用同轴电缆。

（2）星型结构

星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点，其他节点直接与中心节点相连构成的网络。

中心节点可以是文件服务器，也可以是连接设备。

常见的中心节点为集线器。

　　星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络，整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理，各节点间的通信都要通过中心节点。

每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点，再由中心节点负责将数据送到目地节点。

因此，中心节点相当复杂，而各个节点的通信处理负担都很小，只需要满足链路的简单通信要求。

　　星型拓扑结构的特点如下。

　　优点：

（1）控制简单。

任何一站点只和中央节点相连接，因而介质访问控制方法简单，致使访问协议也十分简单。

易于网络监控和管理。

（2）故障诊断和隔离容易。

中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。

　　（3）方便服务。

中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。

　　缺点：

（1）需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量也骤增。

（2）中央节点负担重，形成“瓶颈”，一旦发生故障，则全网受影响。

　　（3）各站点的分布处理能力较低。

　　总的来说星型拓扑结构相对简单，便于管理，建网容易，是目前局域网普采用的一种拓扑结构。

采用星型拓扑结构的局域网，一般使用双绞线或光纤作为传输介质，符合综合布线标准，能够满足多种宽带需求。

（3）环形结构

环型拓扑结构是使用公共电缆组成一个封闭的环,各节点直接连到环上,信息沿着环按一定方向从一个节点传送到另一个节点。

环接口一般由发送器、接收器、控制器、线控制器和线接收器组成。

在环型拓扑结构中，有一个控制发送数据权力的“令牌”，它在后边按一定的方向单向环绕传送，每经过一个节点都要被接收，判断一次，是发给该节点的则接收，否则的话就将数据送回到环中继续往下传。

　　环型拓扑结构的特点如下：

　　优点：

（1）电缆长度短，只需要将各节点逐次相连。

（2）可使用光纤。

光纤的传输速率很高，十分适合于环形拓扑的单方面传输。

　　（3）所有站点都能公平访问网络的其他部分，网络性能稳定。

　　缺点：

（1）节点故障会引起全网故障，是因为数据传输需要通过环上的每一个节点，如某一节点故障，则引起全网故障。

（2）节点的加入和撤出过程复杂。

　　（3）介质访问控制协议采用令牌传递的方式，在负载很轻时信道利用率相对较低。

2、物流企业信息管理平台模式

（1）C/S模式

如果是专门的客户端游戏软件就是C/s比如反恐等，而在浏览器上运行的就是B/S，如开心农场、斗地主等

比如一些聊天软件，是c/s结构的因为满足这种软件的可维护和升级性，满足不同的人群的个性和喜好，自己制定自己的界面，安装自己喜欢的插件，但在b/s结构上实现这一点比较困难，并且可扩展性也不好。

比如说很多人每天上新浪网，只要安装了浏览器就可以了，并不需要了解新浪的服务器用的是什么操作系统，而事实上大部分网站确实没有使用windows操作系统，但用户的电脑本身安装的大部分是windows操作系统。

（2）B/S模式

B/S结构（Browser/Server结构）结构即浏览器和服务器结构。

它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。

在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓三层3-tier结构。

这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本（TCO）。

以目前的技术看，局域网建立B/S结构的网络应用，并通过Internet/Intranet模式下数据库应用，相对易于把握、成本也是较低的。

它是一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式（比如LAN,WAN,Internet/Intranet等）访问和操作共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。

目前我院内网（Intranet）、外网（Internet）和北京东方清大公司“案件、办公管理软件”就是B/S结构管理软件，干警在局域网各工作站通过WWW浏览器就能实现工作业务。

特别是在JAVA这样的跨平台语言出现之后，B/S架构管理软件更是方便、速度慢、效果优。

随着Internet和WWW的流行，以往的主机／终端和C／S都无法满足当前的全球网络开放、互连、信息随处可见和信息共享的新要求，于是就出现了B／S型模式，即浏览器／服务器结构。

B/S模式最大特点是：

用户可以通过WWW例览器去访问Internet上的文本、数据、图像、动画、视频点播和声音信息，这些信息都是由许许多多的Web服务器产生的，而每一个Web服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接，大量的数据实际存放在数据库服务器中。

客户端除了WWW创览器，一般无须任何用户程序，只需从Web服务器上下载程序到本地来执行，在下载过程中若遇到与数据库有关的指令，由Web服务器交给数据库服务器来解释执行，并返回给Web服务器，Web服务器又返回给用户。

在这种结构中，将许许多多的网连接到一块，形成一个巨大的网，即全球网。

而各个企业可以在此结构的基础上建立自己的Intranet。

一、B/S模式的优点和缺点

B/S结构的优点

（1）、具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。

（2）、业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能。

（3）、维护简单方便，只需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新。

（4）、开发简单，共享性强

B/S模式的缺点

（1）、个性化特点明显降低，无法实现具有个性化的功能要求。

（2）、操作是以鼠标为最基本的操作方式，无法满足快速操作的要求。

（3）、页面动态刷新，响应速度明显降低。

（4）、无法实现分页显示，给数据库访问造成较大的压力。

（5）、功能弱化，难以实现传统模式下的特殊功能要求。

二、C/S模式的优点和缺点

C/S模式的优点

1.由于客户端实现与服务器的直接相连，没有中间环节，因此响应速度快。

2.操作界面漂亮、形式多样，可以充分满足客户自身的个性化要求。

3.C/S结构的管理信息系统具有较强的事务处理能力，能实现复杂的业务流程。

C/S模式的缺点

1.需要专门的客户端安装程序，分布功能弱，针对点多面广且不具备网络条件的用户群体，不能够实现快速部署安装和配置。

2.兼容性差，对于不同的开发工具，具有较大的局限性。

若采用不同工具，需要重新改写程序。

3.开发成本较高，需要具有一定专业水准的技术人员才能完成。

三、B/S架构软件的优势与劣势

（1）、维护和升级方式简单。

目前，软件系统的改进和升级越来越频繁，C/S系统的各部分模块中有一部分改变，就要关联到其它模块的变动，使系统升级成本比较大。

B/S与C/S处理模式相比，则大大简化了客户端，只要客户端机器能上网就可以。

对于B/S而言，开发、维护等几乎所有工作也都集中在服务器端，当企业对网络应用进行升级时，只需更新服务器端的软件就可以，这减轻了异地用户系统维护与升级的成本。

如果客户端的软件系统升级比较频繁，那么B/S架构的产品优势明显——所有的升级操作只需要针对服务器进行，

这对那些点多面广的应用是很有价值的，例如一些招聘网站就需要采用B/S模式，客户端分散，且应用简单，只需要进行简单的浏览和少量信息的录入。

（2）、系统的性能

在系统的性能方面，B/S占有优势的是其异地浏览和信息采集的灵活性。

任何时间、

任何地点、任何系统，只要可以使用浏览器上网，就可以使用B/S系统的终端。

不过，采用B/S结构，客户端只能完成浏览、查询、数据输入等简单功能，绝大部分工作由服务器承担，这使得服务器的负担很重。

采用C/S结构时，客户端和服务器端都能够处理任务，这虽然对客户机的要求较高，但因此可以减轻服务器的压力。

而且，由于客户端使用浏览器，使得网上发布的信息必须是以HTML格式为主，其它格式文件多半是以附件的形式存放。

而HTML格式文件（也就是Web页面）不便于编辑修改，给文件管理带来了许多不便。

比如说很多人每天上“新浪”网，只要安装了浏览器就可以了，并不需要了解“新浪”的服务器用的是什么操作系统，而事实上大部分网站确实没有使用windows操作系统，但用户的电脑本身安装的大部分是windows操作系统。

三、网络协议

可以设想一下连接在网络上的两台计算机要互相传送文件，显然，在这两台计算机之间必须有一条传送数据的通路。

但这还远远不够，至少还有以下几件工作需要完成：

（1）发起通信的计算机必须将数据通信的通路激活

（2）要告诉网络如何识别接受数据的计算机

（3）发起通信的计算机必须查明对方计算机是否已经准备好接收数据

（4）发起通信的计算机必须弄清楚，在对方计算机中的文件管理程序是否已经做好接收和存储文件的准备工作

（5）若计算机的文件格式不兼容，则至少其中一个计算机应该完成格式转换

（6）对出现的各种差错和意外事故，如数据传送错误、重复或丢失，网络中某个结点交换机出现故障，应当有可靠的措施保证对方计算机最终能够收到正确的文件。

为了解决两个复杂计算机系统必须高度协调，采用“分层”的方式解决。

（一）OSI参考模型

1、物理层

2、数据链路层

3、网络层

4、传输层（运输层）

5、会话层

6、表示层

7、应用层

（二）TCP/IP协议

四、局域网的基本组成

1、网络服务器

2、工作站

（1）有盘工作站

（2）无盘工作站

3、网络适配器

4、网络设备

5、传输介质及附属设备

6、网络软件

§2-4网络数据库组织

一、集中式数据库与分布式数据库

（一）集中式数据库

Therearesomerealadvantagesinacentralizeddatabasesystem:

集中式数据库系统有一些

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