Нормальные формы, их назначение.

Нормальная форма — свойство отношения в реляционной модели данных, характеризующее его с точки зрения избыточности, которая потенциально может привести к логически ошибочным результатам выборки или изменения данных. Нормальная форма определяется как совокупность требований, которым должно удовлетворять отношение.

Процесс преобразования базы данных к виду, отвечающему нормальным формам, называется нормализацией. Нормализация предназначена для приведения структуры базы данных к виду, обеспечивающему минимальную избыточность, то есть нормализация не имеет целью уменьшение или увеличение производительности работы или же уменьшение или увеличение объёма БД. Конечной целью нормализации является уменьшение потенциальной противоречивости хранимой в БД информации.

Первая нормальная форма (1НФ) –отношение, в котором на пересечении каждой строки и каждого столбца содержится только одно значение.

Процесс нормализации начинается с преобразования данных из фор­мата источника (например, из формата стандартной формы ввода данных) в формат таблицы со строками и столбцами. На исходном этапе таблица находится в ненорма­лизованной форме (ННФ) и часто называется ненормализованной таблицей. Для преобразования ненормализованной таблицы в первую нормальную форму (1НФ) в исходной таблице следует найти и устранить все повторяющиеся группы данных. Повторяющейся группой называется группа, состоящая из одного и более атрибутов таблицы, в которой возможно наличие нескольких значений для единственного зна­чения ключевого атрибута таблицы. Обратите внимание на то, что в данном контек­сте термин “ключ” равным образом относится и к одному атрибуту, и к группе атри­бутов, которые единственным образом идентифицируют каждую строку ненормали­зованной таблицы. Существует два подхода исключения повторяющихся групп из ненормализованных таблиц.

В первом подходе повторяющиеся группы устраняются путем ввода соответст­вующих данных в пустые столбцы строк с повторяющимися данными. Иначе говоря, пустые места при этом заполняются дубликатами неповторяющихся данных. Этот подход часто называют “выравниванием” (“flattening”) таблицы. Полученная в результате этих действий таблица, которая теперь будет называться отношением, содержит атомарные (или единственные) значения на пересечении каждой строки с каждым столбцом, а потому находится в первой нормальной форме. В результате та­кого подхода в полученное отношение вносится некоторая избыточность данных, ко­торая в ходе дальнейшей нормализации будет устранена.

Во втором подходе один атрибут или группа атрибутов назначаются ключом ненормализованной таблицы, а затем повторяющиеся группы изымаются и помещают­ся в отдельные отношения вместе с копиями ключа исходной таблицы. Далее в но­вых отношениях устанавливаются первичные ключи. Иногда ненормализованные отношения могут содержать одну или несколько повторяющихся групп внутри повторяющихся групп первого порядка. В таких случаях данный прием применяется до тех пор, пока повторяющихся групп совсем не останется. Полученный набор отношений будет находиться в первой нормальной форме только тогда, когда ни в одном из них не будет повторяющихся групп атрибутов.

Хотя оба этих подхода одинаково корректны, следует отметить, что при использо­вании второго подхода полученные отношения находятся как минимум в 1НФ и обла­дают меньшей избыточностью данных. При выборе первого подхода выровненное 1НФ-отношение декомпозируется в ходе дальнейшей нормализации на те же отношения, ко­торые могли бы быть получены с помощью второго подхода.

Вторая нормальная форма (2НФ). Вторая нормальная форма применяется к отношениям с составными ключами, т.е. к таким отношениям, первичный ключ которых состоит из двух и более атрибутов. Дело в том, что отношение с первичным ключом на основе единственно­го атрибута всегда находится, по крайней мере, в 2НФ. Отношение, которое не на­ходится в 2НФ, может страдать от аномалий обновления. Например, предположим, что необходимо изменить арендную плату (Rent) для объекта недвижимости с номером ‘PG4’. Для этого потребуется обновить две строки отношения Customer Rental. Если значение арендной платы будет обновлено только в одной строке, то в результате база данных будет приведена в противоре­чивое состояние.

2НФ – отношение, которое находится в первой нормальной форме и каждый атрибут которого, не входящий в состав первичного ключа, характеризуется полной функциональной зависимо­стью от этого первичного ключа.

Нормализация 1НФ-отношений с образованием 2НФ-отношений включает устра­нение частичных зависимостей, что демонстрируется на примере отношения Customer_Rental (см. табл. 16). Если в отношении между атрибутами су­ществует частичная зависимость, то функционально-зависимые атрибуты удаляются из него и помещаются в новое отношение вместе с копией их детерминанта.

Третья нормальная форма (3НФ).Хотя 2НФ-отношения в меньшей степени обладают избыточностью данных, чем 1НФ-отношения, они все еще могут страдать от аномалий обновления. Так, при попытке обновления имени владельца недвижимости (например, Tony Shaw с номе­ром С093 (атрибут Owner No)) потребуется обновить две строки отношения Ргорerty_Owner. Если обновить только одну из этих двух строк, база данных попадет в противоречивое состояние. Эта аномалия обновления вызывается транзитивной зависимостью, присутствующей в данном отношении. Она может быть устранена путем приведения данного отношения к третьей нор­мальной форме. В этом разделе транзитивные зависимости рассматриваются вместе с третьей нормальной формой.

Четвертая нормальная форма (4НФ).В ходе исследований был выявлен еще один тип зависимости – многозначная зависимость, которая может вызвать проблеммы, связанные с избыточностью данных.

В случае многозадачной зависимости, существующей между атрибутами А, В и С некоторого отношения, для каждого значения А имеется набор значений атрибута B и набор значений атрибута C. Однако входящие в эти наборы значения атрибутов B и С не зависят друг от друга.

4НФ – это отношение в нормальной форме Бойса–Кодда, которое не содержит нетривиальных многозадачных зависимостей.

Пятая нормальная форма (5НФ).При любой декомпозиции отношения на два других отношения полученные отношения имеют свойство соединения без потерь. Это значит, что полученные отношения можно снова соединить и получить прежнее отношение в исходном виде. Однако бывают случаи, когда требуется декомпозировать отношение на более чем два отношения. В таких (достаточно редких) случаях возникает необходимость учитывать зависимость соединения, которая устраняется с помощью пятой нормальной формы.

Зависимость соединения – это свойство декомпозиции, которое вызывает генерацию ложных строк при обратном соединении декомпозированных отношений с помощью операции естественного соединения.

5НФ – это отношение без зависимостей соединения.

61. Обеспечение безопасности в Windows NT/2000.

Использование аппаратно-программных средств защиты рабочих станций является хорошим решением с точки зрения обеспечения их безопасности.

В тех случаях, когда применение аппаратно-программных комплексов защиты по тем или иным причинам нежелательно, можно ограничиться использованием коммерческой настольной операционной системы, обеспечивающей разграничение прав и регистрацию событий (аудит) на рабочих стан­циях пользователей. Наибольшую популярность среди систем подобного рода получила Windows NT Workstation..

К основным свойствам Windows NT Workstation 4.0 отнocятcя:

 вытесняющая многозадачность;

 возможность использования 2-го процессора;

 наличие файловой системы NTFS, поддерживающей локальную безопасность, то есть разграниче­ние прав пользователя на собственной рабочей станции; NTFS поддерживает избирательные пра­ва доступа и привилегии владельца, гарантирующие целостность хранящихся данных;

 возможность запуска приложений в отдельной области памяти, что существенно повышает ста­бильность работы операционной системы;

 интеграция с продуктами семейства Microsoft BackOffice, в состав которого входит Microsoft SQL Server;

 более высокие по сравнению с Windows 95 характеристики для приложений, интенсивно использующих процессор.

Windows NT Server характеризуется следующим:

 возможностью оптимальной настройки сервера Windows NT как файлового сервера, или сервера печати, или сервера приложений;

 симметричной поддержкой до 4 процессоров;

 программной поддержкой RAID-технологий;

 возможностью функционирования в качестве информационного сервера Internet, поддерживающе­го HTTP, FTP и Gopher сервисы;

 обеспечением целого ряда дополнительных сетевых сервисов, таких как многопротокольная мар­шрутизация, DNS, DHCP и др.;

 поддержкой единой базы данных сетевого администрирования NT Directory Services (NTDS).

Система безопасности в Windows NT ориентирована на использование стандартных описаний пользователей и стандартных групп, которые создаются в процессе инсталляции. К стандартным пользователям относятся Administrator (администратор, аналог Supervisor в NetWare 3) и Guest (гость). Данного пользователя нельзя удалить из системы, но можно (и настоятельно рекомендуется) переименовать. Administrator обладает полным контролем над системой и может выполнять следую­щие действия:

 управлять доступом пользователей к ресурсам сети;

 изменять конфигурацию сетевой операционной системы;

 создавать и иметь полной доступ к общим сетевым директориям;

 инсталлировать принтеры;

 создавать разделы на жестком диске и форматировать его.

Пользователь Guest имеет ограниченный администратором доступ к объектам файловой системы. Может быть использован для организации доступа относительно большого количества пользователей к некоторым файлам и директориям компьютера под управлением Windwos NT как ло­кально, так и удаленно.

К стандартным группам относятся (приводятся названия, принятые для NT Server и для англий­ской версии NT Workstation):

 Administrators;

 Backup Operators;

 Users;

 Guests;

 Replicator;

 Power Users (только для NT Workstation);

 Server Operators (только для NT server);

 Print Operators (только для NT server).

Помимо перечисленных выше групп определена группа Everyone. Эта группа включает по умолчанию. Список членов этой группы не может быть изменен. Стандартные группы не могут быть переименованы.

Для Windwos NT определены такие понятия как права (rights) и допуски (permissions). Права определены для действии, а допуски – для объектов файловой системы.

Приведем перечень прав, как правило, присваиваемых пользователям:

 доступ к данной рабочей станции по сети;

 включение рабочей станции в домен;

 резервное копирование файлов и директорий;

 изменение системного времени;

 удаленное выключение рабочих станций;

 загрузка и выгрузка драйверов устройств;

 локальная регистрация на рабочих станциях;

 управление аудитом;

 восстановление файлов и директорий;

 выключение системы;

 взятие файлов во владение, то есть возможность управлять доступом к этим файлам.

Управляющая информация для Windows NT хранится в специальной базе данных, которая назы­вается реестром (Windows NT registry). Он включает в себя информацию по конфигурации аппарату­ры, системного и прикладного программного обеспечения, настройки рабочего стола, профили пользователя, ассоциации, а также другую служебную информацию. Реестр заменяет файлы с расширением *.INI, которые использовались в предыдущих версиях Windows.