數(shù)據(jù)保護(hù)完整性

數(shù)據(jù)保護(hù)完整性第一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六數(shù)據(jù)庫是否具備完整性關(guān)系到數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)能否真實(shí)地反映現(xiàn)實(shí)世界。維護(hù)數(shù)據(jù)庫的完整性是非常重要的。第二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六數(shù)據(jù)的完整性和安全性是兩個不同的概念，密切相關(guān)。完整性防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義的數(shù)據(jù)，防止錯誤信息的輸入和輸出防范對象是不合語義的數(shù)據(jù)安全性保護(hù)數(shù)據(jù)庫防止惡意的破壞和非法的存取防范對象是非法用戶和非法操作第三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六DBMS必須提供一種機(jī)制來檢查數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，看其是否滿足語義規(guī)定的條件。完整性控制機(jī)制完整性約束條件定義機(jī)制完整性檢查機(jī)制違約反應(yīng)第四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六1、完整性約束條件定義完整性約束條件：數(shù)據(jù)模型的組成部分，約束數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的語義。DBMS應(yīng)提供定義數(shù)據(jù)庫完整性約束條件(即數(shù)據(jù)上的語義約束條件)，并把它們作為模式的一部分存入數(shù)據(jù)庫中第五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六2、完整性檢查機(jī)制檢查用戶發(fā)出的操作請求是否違背了完整性約束條件。第六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六3、違約反應(yīng)如果發(fā)現(xiàn)用戶的操作請求使數(shù)據(jù)違背了完整性約束條件，則采取一定的動作來保證數(shù)據(jù)的完整性。第七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6.2.2完整性約束條件整個完整性控制都是圍繞完整性約束條件進(jìn)行的完整性約束條件是完整性控制機(jī)制的核心第八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六完整性約束條件作用的對象對象列對屬性的取值類型、范圍、精度等的約束條件元組對元組中各個屬性列間的聯(lián)系的約束關(guān)系對若干元組間、關(guān)系集合上以及關(guān)系之間聯(lián)系的約束第九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六對象的狀態(tài)靜態(tài)靜態(tài)約束：數(shù)據(jù)庫每一確定狀態(tài)時的數(shù)據(jù)對象所應(yīng)滿足的約束條件。對靜態(tài)對象的約束是反映數(shù)據(jù)庫狀態(tài)合理性的約束動態(tài)動態(tài)約束：數(shù)據(jù)庫從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)時，新、舊值之間所應(yīng)滿足的約束條件。對動態(tài)對象的約束是反映數(shù)據(jù)庫狀態(tài)變遷的約束第十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六完整性約束條件分類，六類完整性約束條件靜態(tài)列級約束靜態(tài)元組約束靜態(tài)關(guān)系約束動態(tài)列級約束動態(tài)元組約束動態(tài)關(guān)系約束第十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六1.靜態(tài)列級約束靜態(tài)列級約束：對的取值域的說明。最常見、最簡單、最容易實(shí)現(xiàn)的一類完整性約束第十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六五類靜態(tài)列級約束1)數(shù)據(jù)類型約束數(shù)據(jù)的類型、長度、單位、精度等例：學(xué)生姓名的數(shù)據(jù)類型為字符型，長度為82)對數(shù)據(jù)格式的約束例：學(xué)號：前兩位表示入學(xué)年份，后四位為順序編號出生日期：YY.MM.DD。第十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六3)取值范圍或取值集合的約束例：規(guī)定成績的取值范圍為0-100

年齡的取值范圍為14-29

性別的取值集合為[男,女]4)對空值的約束空值表示未定義或未知的值空值與零值和空格不同有的列允許空值，有的則不允許，如成績可為空值5)其他約束例：關(guān)于列的排序說明，組合列等第十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六2.靜態(tài)元組約束規(guī)定元組的各個列之間的約束關(guān)系。例：訂貨關(guān)系中發(fā)貨量<=訂貨量教師關(guān)系中教授的工資>=700元靜態(tài)元組約束只局限在元組上第十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六3.靜態(tài)關(guān)系約束關(guān)系的各個元組之間或若干關(guān)系之間存在的各種聯(lián)系或約束常見靜態(tài)關(guān)系約束1)實(shí)體完整性約束2)參照完整性約束3)函數(shù)依賴約束4)統(tǒng)計約束第十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六函數(shù)依賴約束關(guān)系字段間存在的函數(shù)依賴?yán)涸趯W(xué)生－課程－教師關(guān)系

SJT(S,J,T)的函數(shù)依賴：

((S,J）→T,T→J)

主碼：(S,J)第十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六統(tǒng)計約束定義某個字段值與一個關(guān)系中多個元組的統(tǒng)計值之間的約束關(guān)系例：職工平均工資的2倍<=部門經(jīng)理的工資<=職工平均工資的5倍第十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六4.動態(tài)列級約束動態(tài)列級約束是修改列定義或列值時應(yīng)滿足的約束條件第十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六1)修改列定義時的約束例：將原來允許空值的列改為不允許空值時:該列目前已存在空值，則拒絕這種修改2)修改列值時的約束修改列值時新舊值之間要滿足的約束條件例：職工工資調(diào)整>=原來工資年齡只能增長第二十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六5.動態(tài)元組約束修改元組值：各個字段之間要滿足的約束條件例：職工工資調(diào)整不得低于其原來工資+工齡*1.5第二十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6.動態(tài)關(guān)系約束關(guān)系變化前后狀態(tài)上的限制條件。例：事務(wù)一致性、原子性等約束條件第二十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六完整性約束條件小結(jié)粒度狀態(tài)

列級

元組級

關(guān)系級

靜態(tài)列定義·類型·格式·值域

·空值

元組值應(yīng)滿足的條件

實(shí)體完整性約束參照完整性約束函數(shù)依賴約束統(tǒng)計約束動態(tài)改變列定義或列值元組新舊值之間應(yīng)滿足的約束條件

關(guān)系新舊狀態(tài)間應(yīng)滿足的約束條件

第二十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六6.2.3完整性控制一、DBMS的完整性控制機(jī)制DBMS的完整性控制機(jī)制應(yīng)具有的功能定義功能提供定義完整性約束條件的機(jī)制檢查功能檢查用戶發(fā)出的操作請求是否違背了完整性約束條件違約反應(yīng)如發(fā)現(xiàn)用戶的操作請求使數(shù)據(jù)違背了完整性約束條件，則采取一定的動作來保證數(shù)據(jù)的完整性。第二十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六1.定義功能一個完善的完整性控制機(jī)制應(yīng)該允許用戶定義各類完整性約束條件。第二十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六2.檢查功能立即執(zhí)行的約束(Immediateconstraints)語句執(zhí)行完后立即檢查是否違背完整性約束延遲執(zhí)行的約束(Deferredconstrainsts)完整性檢查延遲到整個事務(wù)執(zhí)行結(jié)束后進(jìn)行第二十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六例：銀行數(shù)據(jù)庫中“借貸總金額應(yīng)平衡”的約束應(yīng)該是延遲執(zhí)行的約束從賬號A轉(zhuǎn)一筆錢到賬號B為一個事務(wù)，從賬號A轉(zhuǎn)出去錢后賬就不平了，必須等轉(zhuǎn)入賬號B后賬才能重新平衡，這時才能進(jìn)行完整性檢查。第二十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六3.違約反應(yīng)拒絕該操作其他處理方法第二十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六完整性規(guī)則五元組表示: (D，O，A，C，P)D（Data）約束作用的數(shù)據(jù)對象；O（Operation）觸發(fā)完整性檢查的數(shù)據(jù)庫操作用戶發(fā)出什么操作請求時需要檢查該完整性規(guī)則是立即檢查還是延遲檢查A（Assertion）數(shù)據(jù)對象必須滿足的斷言或語義約束，是規(guī)則的主體C（Condition）選擇A作用的數(shù)據(jù)對象值的謂詞P（Procedure）違反完整性規(guī)則時觸發(fā)的過程第二十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六例：在“學(xué)號不能為空”的約束中D約束作用的對象為Sno屬性O(shè)插入或修改Student元組時ASno不能為空C無（A可作用于所有記錄的Sno屬性）P拒絕執(zhí)行該操作第三十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六例：在“教授工資不得低于1000元”的約束中D約束作用的對象為工資Sal屬性O(shè)插入或修改職工元組時ASal不能小于1000C職稱=′教授′，

(A僅作用于職稱=‘教授’的記錄)P拒絕執(zhí)行該操作第三十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六二、關(guān)系系統(tǒng)三類完整性的實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都提供了定義和檢查實(shí)體完整性、參照完整性和用戶定義的完整性的功能第三十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六違反實(shí)體完整性、用戶定義的完整性規(guī)則的操作拒絕執(zhí)行違反參照完整性的操作拒絕執(zhí)行接受這個操作，同時執(zhí)行一些附加的操作，以保證數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)正確第三十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六三、參照完整性的實(shí)現(xiàn)例：職工－部門數(shù)據(jù)庫包含職工表EMP和部門表DEPTDEPT關(guān)系的主碼為部門號DeptnoEMP關(guān)系的主碼為職工號Empno,外碼為部門號DeptnoDEPT：被參照關(guān)系或目標(biāo)關(guān)系EMP：參照關(guān)系第三十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六RDBMS實(shí)現(xiàn)參照完整性時需要考慮以下4方面：1.外碼是否可以接受空值的問題外碼是否能夠取空值依賴于應(yīng)用環(huán)境的語義實(shí)現(xiàn)參照完整性系統(tǒng)提供定義外碼的機(jī)制定義外碼列是否允許空值的機(jī)制第三十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六例：在職工－部門數(shù)據(jù)庫中EMP關(guān)系包含有外碼Deptno某元組的這一列若為空值，表示這個職工尚未分配到任何具體的部門工作和應(yīng)用環(huán)境的語義是相符第三十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六例：學(xué)生－選課數(shù)據(jù)庫Student關(guān)系為被參照關(guān)系，其主碼為Sno。SC為參照關(guān)系，外碼為Sno。若SC的Sno為空值：表明尚不存在的某個學(xué)生，或者某個不知學(xué)號的學(xué)生，選修了某門課程，其成績記錄在Grade中。與學(xué)校的應(yīng)用環(huán)境是不相符的，因此SC的Sno列不能取空值。第三十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六2.在被參照關(guān)系中刪除元組時出現(xiàn)違約操作的情形刪除被參照關(guān)系的某個元組（student）而參照關(guān)系有若干元組(SC)的外碼值與被刪除的被參照關(guān)系的主碼值相同第三十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六違約反應(yīng)的策略級聯(lián)刪除（CASCADES）受限刪除（RESTRICTED）置空值刪除（NULLIFIES）這三種處理方法，哪一種是正確的，要依應(yīng)用環(huán)境的語義來定第三十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六級聯(lián)刪除將參照關(guān)系中外碼值與被參照關(guān)系中要刪除元組主碼值相對應(yīng)的元組一起刪除受限刪除當(dāng)參照關(guān)系中沒有任何元組的外碼值與要刪除的被參照關(guān)系的元組的主碼值相對應(yīng)時，系統(tǒng)才執(zhí)行刪除操作，否則拒絕此刪除操作第四十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六置空值刪除刪除被參照關(guān)系的元組，并將參照關(guān)系中與被參照關(guān)系中被刪除元組主碼值相等的外碼值置為空值。第四十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六例：要刪除Student關(guān)系中Sno=‘950001’的元組，而SC關(guān)系中有4個元組的Sno都等于950001。級聯(lián)刪除：將SC關(guān)系中所有4個Sno=‘950001’的元組一起刪除。如果參照關(guān)系同時又是另一個關(guān)系的被參照關(guān)系，則這種刪除操作會繼續(xù)級聯(lián)下去受限刪除：系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行此刪除操作。第四十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六置空值刪除：將SC關(guān)系中所有Sno=950001的元組的Sno值置為空值。在學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫中，顯然第一種方法和第二種方法都是對的。第三種方法不符合應(yīng)用環(huán)境語義。第四十三頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六3.在參照關(guān)系中插入元組時出現(xiàn)違約操作的情形需要在參照關(guān)系中插入元組，而被參照關(guān)系不存在相應(yīng)的元組違約反應(yīng)受限插入遞歸插入第四十四頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六受限插入僅當(dāng)被參照關(guān)系中存在相應(yīng)的元組，其主碼值與參照關(guān)系插入元組的外碼值相同時，系統(tǒng)才執(zhí)行插入操作，否則拒絕此操作。遞歸插入首先向被參照關(guān)系中插入相應(yīng)的元組，其主碼值等于參照關(guān)系插入元組的外碼值，然后向參照關(guān)系插入元組。第四十五頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六例：向SC關(guān)系插入（99001，1，90）元組，而Student關(guān)系中尚沒有Sno=99001的學(xué)生受限插入：系統(tǒng)將拒絕向SC關(guān)系插入（99001，1，90）元組遞歸插入：系統(tǒng)將首先向Student關(guān)系插入Sno=99001的元組，然后向SC關(guān)系插入（99001，1，90）元組。第四十六頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六4.修改被參照關(guān)系中主碼的問題兩種策略不允許修改主碼允許修改主碼第四十七頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六允許修改主碼策略違約操作要修改被參照關(guān)系中某些元組的主碼值，而參照關(guān)系中有些元組的外碼值正好等于被參照關(guān)系要修改的主碼值要修改參照關(guān)系中某些元組的主碼值，而被參照關(guān)系中沒有任何元組的主碼值等于參照關(guān)系修改后的外碼值第四十八頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六違約反應(yīng)(1)修改的關(guān)系是被參照關(guān)系：與刪除類似級聯(lián)修改受限修改置空值修改第四十九頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六級聯(lián)修改修改被參照關(guān)系中主碼值同時，用相同的方法修改參照關(guān)系中相應(yīng)的外碼值。受限修改拒絕此修改操作。只當(dāng)參照關(guān)系中沒有任何元組的外碼值等于被參照關(guān)系中某個元組的主碼值時，這個元組的主碼值才能被修改。置空值修改修改被參照關(guān)系中主碼值，同時將參照關(guān)系中相應(yīng)的外碼值置為空值。第五十頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六

例：將Student關(guān)系中Sno=950001的元組中Sno值改為960123。而SC關(guān)系中有4個元組的Sno=950001級聯(lián)修改將SC關(guān)系中4個Sno=950001元組中的Sno值也改為960123。如果參照關(guān)系同時又是另一個關(guān)系的被參照關(guān)系，則這種修改操作會繼續(xù)級聯(lián)下去。第五十一頁，共五十八頁，編輯于2023年，星期六受限修改只有SC中沒有任何元組的Sno=950001時，才能修改Student表中Sno=950001的元組的Sno值改為960123。置空值修改將Student表中Sno=950001的元組的Sno值改為960123。而將S表中所有Sno=950001的元組的Sno值置為空值。在學(xué)生選課數(shù)據(jù)庫中只有第一種方法是正確的。第五十二頁，共五十八頁，編輯于2023年，