第8章 数据库的安全和完整性约束

4 数据库的安全性与完整性数据库在各种信息系统中得到广泛的应用,数据在信息系统中的价值越来越重要，数据库系统的安全与保护成为一个越来越值得重要关注的方面。

数据库系统中的数据由DBMS统一管理与控制，为了保证数据库中数据的安全、完整和正确有效,要求对数据库实施保护，使其免受某些因素对其中数据造成的破坏。

一般说来，对数据库的破坏来自以下4个方面:(1)非法用户非法用户是指那些未经授权而恶意访问、修改甚至破坏数据库的用户,包括那些超越权限来访问数据库的用户.一般说来，非法用户对数据库的危害是相当严重的。

（2）非法数据非法数据是指那些不符合规定或语义要求的数据，一般由用户的误操作引起。

（3）各种故障各种故障指的是各种硬件故障(如磁盘介质）、系统软件与应用软件的错误、用户的失误等。

(4)多用户的并发访问数据库是共享资源，允许多个用户并发访问（Concurrent Access）,由此会出现多个用户同时存取同一个数据的情况。

如果对这种并发访问不加控制，各个用户就可能存取到不正确的数据，从而破坏数据库的一致性.针对以上4种对数据库破坏的可能情况，数据库管理系统(DBMS）核心已采取相应措施对数据库实施保护,具体如下：（1）利用权限机制，只允许有合法权限的用户存取所允许的数据，这就是本章4.1节“数据库安全性”应解决的问题。

(2）利用完整性约束,防止非法数据进入数据库，这是本章4。

2节“数据库完整性"应解决的问题。

（3）提供故障恢复（Recovery)能力,以保证各种故障发生后，能将数据库中的数据从错误状态恢复到一致状态，此即本章4。

3节“故障恢复技术”的内容.（4）提供并发控制（Concurrent Control)机制，控制多个用户对同一数据的并发操作,以保证多个用户并发访问的顺利进行，此即本章4.4节“并发控制”的内容。

4．1 数据库安全性4．1．1 数据库安全性问题的概述1．数据库安全问题的产生数据库的安全性是指在信息系统的不同层次保护数据库，防止未授权的数据访问，避免数据的泄漏、不合法的修改或对数据的破坏。

第一章1.DBMS的主要功能有那些？答：DBMS是数据库管理系统。

其主要功能有：(1)数据定义有DDL翻译处理程序（包括外模式、模式、存储模式处理程序）、保密定义处理程序（如授权定义处理程序）、完整性约束定义处理程序等。

这些程序接收相应的定义，进行语法、语义检查，把它们翻译为内部格式存储在数据字典中。

DDL翻译程序还根据模式定义负责建立数据库的框架（即形成一个空库），等待装入数据。

(2)数据组织，数据存储和数据管理有文件读写与维护程序、存取路径（如索引）管理程序、缓冲区管理程序（包括缓冲区读、写、淘汰模块），这些程序负责维护数据库的数据和存取路径，提供有效的存取方法。

(3)数据操纵有DML处理程序、终端查询语言解释程序、数据存取程序、数据更新程序等。

DML处理程序或终端查询语言解释程序对用户数据操纵请求进行语法、语义检查，有数据存取或更新程序完成对数据库的存取操作。

(4)数据库的事务管理和运行管理数据库在建立，运用和维护是由数据库管理系统统一管理，统一控制，以保证数据的安全性，完整性，多用户对数据的并发使用及发生故障后的系统恢复。

(5)数据库的建立和维护功能数据库初始数据的输入，转换功能；数据库的存储，恢复功能；数据库的重组织功能和性能监视，分析功能等。

(6)其他功能：DBMS与网络中其他软件系统的通信功能；一个DBMS也另一个DBMS 或文件系统的数据转换功能；异构数据库之间的互访和互操作功能等。

2.叙述数据模型的三个要素。

答：(1)数据结构：数据结构描述数据库的组成对象以及对象之间的联系。

也就是说，数据结构描述的内容有两类：一类是与对象的类型，内容，性质有关的；一类是与数据之间联系有关的对象。

数据结构是刻画一个数据模型性质最重要的方面。

因此在数据库系统中，人们通常按照其数据结构的类型来命名数据模型。

总之，数据结构是所描述的对象类型的集合，是对系统静态特性的描述。

(2)数据操作：对数据库中对象的实例允许执行的操作集合，主要指检索和更新（插入、删除、修改）两类操作。

电大数据库系统及应用,形考册第8章,习题与参考答案第8章习题与参考答案一．单项选择题1．在数据库设计中，将E-R图转换为关系数据模型是下述哪个阶段完成的工作（C）。

A．需求分析阶段B．概念设计阶段C．逻辑设计阶段D．物理设计阶段2．在将E-R图转换为关系模型时，一般都将m:n联系转换成一个独立的关系模式。

下列关于这种联系产生的关系模式的主码的说法，正确的是（C）。

A．只需包含m端关系模式的主码即可B．只需包含n端关系模式的主码即可C．至少包含m端和n端关系模式的主码D．必须添加新的属性作为主码3. 在将局部E-R图合并为全局E-R图时，可能会产生一些冲突。

下列冲突中不属于合并E-R图冲突的是（B）。

A．结构冲突B．语法冲突C．属性冲突D．命名冲突4. 一个银行营业所可以有多个客户，一个客户也可以在多个营业所进行存取款业务，则客户和银行营业所之间的联系是（D）。

A．一对一B．一对多C．多对一D．多对多5．设实体A与实体B之间是一对多联系。

下列进行的逻辑结构设计方法中，最合理的是（A）。

A．实体A和实体B分别对应一个关系模式，且外码放在实体B的关系模式中B. 实体A和实体B分别对应一个关系模式，且外码放在实体A的关系模式中C．为实体A和实体B设计一个关系模式，该关系模式包含两个实体的全部属性D．分别为实体A、实体B和它们之间的联系设计一个关系模式，外码在联系对应的关系模式中6. 设有描述图书出版情况的关系模式：出版（书号，出版日期，印刷数量），设一本书可以被出版多次，每次出版都有一个印刷数量。

该关系模式的主码是（B）。

A．书号B．（书号，出版日期）C．（书号，印刷数量）D．（书号，出版日期，印刷数量）7. 在数据库设计中，进行用户子模式设计是下述哪个阶段要完成的工作（C）。

A．需求分析阶段B．概念结构设计阶段C．逻辑结构设计阶段D．物理结构设计阶段二．填空题1．数据库设计分为五个阶段，包括（需求分析）、概念设计、（逻辑设计）、（物理设计）、数据库实施和运行维护。

解释数据库安全性的基本原则如机密性完整性和可用性数据库安全性是现代信息系统中至关重要的一个方面。

它涉及到确保数据库中存储的数据得到保护，防止未经授权的访问、修改或破坏。

为了实现数据库的安全性，有一些基本原则需要遵循，包括机密性、完整性和可用性。

1. 机密性机密性是指确保数据库中的数据只能被授权的人员或实体访问。

为了保障机密性，可以采取以下措施：- 访问控制：通过使用用户名和密码、访问权限控制列表等方法，只允许授权的用户或角色访问数据库。

- 加密：采用加密技术对数据库中的敏感数据进行加密，使得即使数据被非法获取，也无法得到其中的实际内容。

- 审计和监控：实时监控数据库的访问情况，及时发现异常行为，以保护数据的机密性。

2. 完整性完整性是指确保数据库中的数据的准确性和一致性。

为了保护数据库的完整性，可以采取以下措施：- 数据校验：对输入的数据进行验证，包括数据类型、长度、格式等方面的检查，防止错误的数据被插入数据库。

- 关系约束：使用关系型数据库管理系统提供的约束机制，定义实体之间的关系和约束条件，确保数据的一致性和完整性。

- 备份和恢复：定期对数据库进行备份，以应对意外情况，如数据损坏、误删除等，保障数据的完整性。

3. 可用性可用性是指数据库能够在需要时可靠地提供服务。

为了保证数据库的可用性，可以采取以下措施：- 容灾备份：设置数据库的容灾备份策略，包括故障转移、冗余备份等，以确保在硬件故障或灾难发生时，数据能够持续可用。

- 性能优化：对数据库进行性能调优，包括合理的索引设计、查询优化等，以提升数据库的访问速度和响应能力。

- 故障监测和恢复：实施自动化的故障监测和快速恢复机制，及时检测和处理数据库故障，减少停机时间。

综上所述，数据库安全性的基本原则涵盖了机密性、完整性和可用性。

通过严格控制访问权限、加密敏感数据、校验数据完整性、备份和恢复等措施，可以有效保护数据库中的数据并确保其安全性。

只有在遵循这些基本原则的前提下，才能够建立一个安全可靠的数据库系统。

数据库原理及应用教案第一章：数据库概述1.1 数据库的基本概念理解数据库的定义理解数据和信息的关系理解数据模型的概念1.2 数据库系统的结构理解数据库系统的组成部分理解数据库管理系统的作用理解应用程序和数据库之间的交互过程1.3 数据库的发展历史了解数据库的起源和发展过程了解关系数据库和面向对象数据库的区别了解当前数据库技术的发展趋势第二章：关系数据库理论2.1 关系模型的基本概念理解关系表的定义和表示方法理解关系模型的特点和优势理解实体和属性的概念2.2 关系的操作理解选择、投影和连接操作的含义和应用掌握关系代数和SQL语言的使用方法理解关系的性质和操作的限制条件2.3 关系的完整性约束理解实体完整性和参照完整性的概念理解主键和外键的作用和定义掌握关系的完整性约束的实现方法第三章：数据库设计3.1 需求分析理解需求分析的目的和重要性掌握需求分析的方法和技术理解数据字典和数据流图的使用3.2 概念设计理解概念设计的概念和目的掌握实体-关系模型的表示方法理解概念设计到逻辑设计的转换方法3.3 逻辑设计理解逻辑设计的概念和目的掌握关系模型的设计方法理解关系数据库设计的原则和方法第四章：数据库管理4.1 数据库的创建和管理理解数据库的创建和管理过程掌握SQL语言创建和管理数据库的方法理解数据库的备份和恢复的概念和方法4.2 数据库的安全性和完整性理解数据库安全性的概念和重要性掌握数据库的权限管理和访问控制方法理解数据库完整性的概念和实现方法4.3 数据库性能优化理解数据库性能优化的概念和方法掌握查询优化和索引的使用方法理解数据库缓存和分区的概念和方法第五章：数据库应用系统开发5.1 数据库应用系统的设计和实现理解数据库应用系统的设计和实现过程掌握数据库应用系统的设计原则和方法理解应用程序和数据库之间的交互过程5.2 常用数据库开发工具了解常用的数据库开发工具的概念和功能掌握数据库开发工具的使用方法理解不同开发工具的优缺点和适用场景5.3 数据库应用系统的运行和维护理解数据库应用系统的运行和维护的重要性掌握数据库应用系统的运行和维护方法理解故障排除和性能监控的概念和方法第六章：SQL语言6.1 SQL语言基础理解SQL语言的作用和特点掌握SQL语言的基本语法和操作理解数据定义语言（DDL）和数据操作语言（DML）的概念6.2 SQL数据查询掌握SQL查询语句的编写和执行理解选择、投影和连接操作的SQL实现掌握子查询和联合查询的使用方法6.3 SQL数据定义和操纵掌握SQL语言创建表、视图和索引的方法掌握插入、更新和删除数据的SQL语句理解SQL语言的数据类型和约束定义第七章：数据库事务管理7.1 事务的基本概念理解事务的定义和特性掌握事务的ACID属性理解事务的作用和重要性7.2 事务管理理解事务的提交和回滚掌握事务控制语句的使用理解事务隔离级别的概念和作用7.3 事务日志和恢复理解事务日志的作用和结构掌握数据库的恢复机制理解崩溃后的数据库恢复过程第八章：数据库高级特性8.1 数据库触发器和存储过程理解触发器和存储过程的定义和作用掌握创建和调用触发器和存储过程的方法理解触发器和存储过程在数据完整性管理中的应用8.2 数据库视图和索引理解视图的概念和作用掌握创建和使用视图的方法理解索引的原理和作用掌握索引的创建和管理方法8.3 数据库分区理解分区的作用和原理掌握分区的创建和管理方法理解分区对数据库性能的影响第九章：数据库性能优化9.1 查询优化理解查询优化的目的和方法掌握查询优化技术理解查询优化器的工作原理9.2 数据库索引设计理解索引的作用和类型掌握索引的设计原则和方法理解索引维护和更新策略9.3 数据库缓存和并发控制理解数据库缓存的作用和原理掌握缓存优化策略理解并发控制的重要性掌握并发控制技术第十章：数据库应用案例分析10.1 数据库应用案例介绍分析实际数据库应用案例理解案例中数据库的设计和实现方法理解案例中数据库的应用场景和效果10.2 数据库应用案例分析分析案例中的数据库需求和设计分析案例中的数据库管理和维护方法分析案例中的数据库性能优化措施10.3 数据库应用案例实践基于案例进行数据库设计和实现实践案例中的数据库管理和维护方法实践案例中的数据库性能优化措施重点和难点解析重点环节1：关系模型的基本概念关系表的定义和表示方法关系模型的特点和优势实体和属性的概念重点环节2：关系的操作选择、投影和连接操作的含义和应用关系代数和SQL语言的使用方法关系的性质和操作的限制条件重点环节3：关系的完整性约束实体完整性和参照完整性的概念主键和外键的作用和定义关系的完整性约束的实现方法重点环节4：数据库的创建和管理数据库的创建和管理过程SQL语言创建和管理数据库的方法数据库的备份和恢复的概念和方法重点环节5：数据库的安全性和完整性数据库安全性的概念和重要性数据库的权限管理和访问控制方法数据库完整性的概念和实现方法重点环节6：数据库性能优化查询优化和索引的使用方法数据库缓存和分区的概念和方法数据库性能优化的概念和方法重点环节7：数据库事务管理事务的定义和特性事务的ACID属性事务的提交和回滚重点环节8：数据库高级特性触发器和存储过程的定义和作用视图和索引的原理和作用分区对数据库性能的影响重点环节9：数据库性能优化查询优化技术索引的设计原则和方法缓存优化策略重点环节10：数据库应用案例分析数据库应用案例的需求分析和设计数据库应用案例的管理和维护方法数据库应用案例的性能优化措施全文总结和概括：本文主要分析了数据库原理及应用教案中的重点环节，包括关系模型的基本概念、关系的操作、关系的完整性约束、数据库的创建和管理、数据库的安全性和完整性、数据库性能优化、数据库事务管理、数据库高级特性、数据库应用案例分析等。

数据库的安全性和完整性及其实现机制为了保证数据库数据的安全可靠性和正确有效，DBMS必须提供统一的数据保护功能。

数据保护也为数据控制，主要包括数据库的安全性、完整性、并发控制和恢复。

一、数据库的安全性数据库的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏。

计算机系统都有这个问题，在数据库系统中大量数据集中存放，为许多用户共享，使安全问题更为突出。

在一般的计算机系统中，安全措施是一级一级设置的。

在DB存储这一级可采用密码技术，当物理存储设备失窃后，它起到保密作用。

在数据库系统这一级中提供两种控制：用户标识和鉴定，数据存取控制。

在ORACLE多用户数据库系统中，安全机制作下列工作：防止非授权的数据库存取；防止非授权的对模式对象的存取；控制磁盘使用；控制系统资源使用；审计用户动作。

数据库安全可分为二类：系统安全性和数据安全性。

系统安全性是指在系统级控制数据库的存取和使用的机制，包含：有效的用户名/口令的组合；一个用户是否授权可连接数据库；用户对象可用的磁盘空间的数量；用户的资源限制；数据库审计是否是有效的；用户可执行哪些系统操作。

数据安全性是指在对象级控制数据库的存取和使用的机制，包含：哪些用户可存取一指定的模式对象及在对象上允许作哪些操作类型。

在ORACLE服务器上提供了一种任意存取控制，是一种基于特权限制信息存取的方法。

用户要存取一对象必须有相应的特权授给该用户。

已授权的用户可任意地可将它授权给其它用户，由于这个原因，这种安全性类型叫做任意型。

ORACLE利用下列机制管理数据库安全性：数据库用户和模式；特权；角色；存储设置和空间份额；资源限制；审计。

1．数据库的存取控制ORACLE保护信息的方法采用任意存取控制来控制全部用户对命名对象的存取。

用户对对象的存取受特权控制。

一种特权是存取一命名对象的许可，为一种规定格式。

ORACLE使用多种不同的机制管理数据库安全性，其中有两种机制：模式和用户。