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1、网络数据库管理与设计,信息科学与技术学院 周文峰,2,第3章 网络数据库基础,网络通信协议 网络数据库设计 常用网络数据库管理系统简介,3,网络通信协议,网络通信协议的定义 计算机之间的数据通信必须遵守某种约定和规程，这些约定和规程就是网络通信协议。协议的3个要素如下： (1) 语法：规定用户数据和控制信息的结构或格式。 (2) 语义：规定需要发出何种控制信息，以及完成何种动作和做出何种响应。 (3) 同步：对实体通信实现顺序的详细说明。,4,经过上述4步，在A与B之间就建立起了一个数据连接，A就可以向B发送数据了。在上述建立连接的过程当中，,通信双方要表达的内容是：A：B准备好了吗？ B:准

2、备好了（语义） 上述内容的表现形式是： ENQ ACK （语法） 上述元素间的应答顺序是： ENQ问 ACK答（同步）,5,网络通信协议,TCP/IP协议 TCP/IP协议是实现互联网络的连接性和互操作性的关键，它把Internet上成千上万的网络互联起来，是Internet上所有计算机进行信息交互和传输所采用的协议。 TCP/IP协议把整个网络分成4个层次：应用层、传输层、网络层和网络接口层，它们都建立在硬件基础之上。,6,网络通信协议,应用层 应用层是TCP/IP参考模型的最高层。应用层包括了所有的高层协议，并且会添加新的协议加入。应用层协议主要有： -远程登录协议Telnet ，用于实现

3、互联网中的远程登录功能。 -文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能。 -简单邮件传输协议SMTP，实现互联网中电子邮件收发功能。 -域名服务系统DNS，用于实现网络设备域名到IP地址的映射 服务。 - 超文本传输协议HTTP，用于在浏览器和服务器之间传输超文本页面。,7,网络通信协议,传输层 传输层也叫TCP层，主要功能是负责应用进程之间的端到端通信。传输层定义了两种协议：传输控制协议（TCP）与用户数据包协议（UDP）。 网络层 网络层也叫IP层，负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一的数据包。它的主要功能是：处理来自传输层的分组发送请求；处理接收的数据包等。,8

4、,网络通信协议,网络接口层 网络接口层的主要功能是接收IP层的IP数据包，通过网络向外发送； 接收处理从网络上来的数据帧，抽出IP数据包，向IP层发送。 该层是主机与网络的实际连接层。,9,网络通信协议,HTTP协议 超文本传输协议HTTP（HyperText Transfer Protocol）是专门为Internet设计的一种网络协议，它属于TCP/IP中的应用层协议，位于TCP/IP协议的顶层。 浏览器和服务器用HTTP协议来传输超文本页面。,10,HTTP协议 HTTP基于客户/服务器工作模式，其定义的事务处理由以下四步组成： 客户与服务器建立连接。 客户向服务器提出请求。 如果请求被

5、接受，则服务器送回响应，在响应中包括状态码和所需的文件。 客户和服务器断开连接。,网络通信协议,11,因特网,服务器 ,链接到URL的超链,HTTP 连接,浏览器 程序,服务器 程序,HTTP,客户,清华大学 院系设置,12,网络数据库设计,网络数据库应用系统体系结构 1C/S（Client/Server）模式 C/S模式是客户/服务器模式的简称，产生于20世纪80年代。在这种结构中，网络中的计算机分为两个有机联系的部分：客户机和服务器。客户机由功能一般的微机担任，它可以使用服务器中的资源。,C/S模式结构图,13,网络数据库设计,2B/S（Brower/Server）模式 B/S模式由浏览器

6、、Web服务器、数据库服务器3个部分组成。 在这种模式下，客户端使用一个通用的浏览器，用户的所有操作都是通过浏览器进行的。,B/S模式结构图,14,网络数据库设计,2B/S（Brower/Server）模式 浏览器负责将要求更改、删除、新增数据记录的请求申请至Web服务器。 该结构的核心部分是Web服务器，它负责接受远程（或本地）的HTTP查询请求，然后根据查询的条件到数据库服务器中获取相关数据，再将结果翻译成HTML和各种页面描述语言，回传至浏览器。,15,网络数据库设计,3B/S与C/S的混合模式 将上述两种模式的优势结合起来，即形成B/S和 C/S的混合模式。 对于面向大量用户的模块采用

7、三层B/S模式，在用户端计算机上安装运行浏览器软件，基础数据集中放在较高性能的数据库服务器上，中间建立一个Web服务器作为数据库服务器与客户机浏览器交互的连接通道。,16,网络数据库设计,3B/S与C/S的混合模式 将上述两种模式的优势结合起来，即形成B/S和 C/S的混合模式。 对于系统模块安全性要求高，交互性强，处理数据量大，数据查询灵活时则使用C/S模式。 这样就能充分发挥各自的长处，开发出安全可靠，灵活方便，效率高的数据库应用系统。,17,网络数据库应用系统开发步骤 网络数据库应用系统的开发过程应遵循软件工程的思想，在系统开发的初始阶段，需要进行需求分析和系统设计，然后进入系统实现阶段

8、。 实现阶段分以下4步： 搭建开发所需的硬件、软件环境和网络环境 后台建立数据库并创建连接 前台开发程序代码，生成可执行程序 制作安装程序或发布，编写用户操作与维护文档,网络数据库设计,18,现在，几乎所有的机关、企事业单位和公司都用到数据库系统。 随着数据库应用的越来越广泛，其在整个社会中的作用也越来越重要。 在网络数据库应用系统中，数据库是最基本、最重要的部分。数据库性能的高低，决定了整个数据库应用系统的性能。一个好的数据库需要通过严格的设计，才能满足各方面对数据的需要。,网络数据库设计,19,数据库设计（Database Design）是建立数据库及其应用系统的核心技术，是信息系统开发和

9、建设中的核心技术。 数据库设计是指对于一个给定的应用领域，构造最优的数据库模式，建立数据库及其应用系统，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的应用需求（信息要求和处理要求）数据操作需求，有效地支持各种应用系统的开发和运行。,网络数据库设计,20,数据库设计就是让数据库能够把信息系统中大量的数据按一定的模型组织起来，提供存储、维护、检索数据的功能，使信息系统可以方便、及时、准确地从数据库中获得所需的信息。 数据库是信息系统的各个部分能否紧密地结合在一起以及如何结合的关键所在。,网络数据库设计,21,要设计一个性能优良的数据库，数据库设计人员应该具备的技术和知识包括： 1)数据库的基本知识和数据库

10、设计技术。 2)计算机科学的基础知识和程序设计的方法和技巧。 3)软件工程的原理和方法。 4)应用领域的知识。,网络数据库设计,22,数据库设计有两种不同的方法： 1) 以信息需求为主，兼顾处理需求，这种方法称为面向数据的设计方法。 2) 以处理需求为主，兼顾信息需求，这种方法称为面向过程的设计方法。,网络数据库设计,23,数据库设计的3个特点： 1) 反复性（Iterative） 数据库设计不可能“一气呵成”，需要反复推敲和修改才能完成。前阶段的设计是后阶段设计的基础和起点，但后阶段也可向前阶段反馈其要求，如此反复修改，以臻完善。,网络数据库设计,24,数据库设计的3个特点： 2) 试探性（

11、Tentative） 数据库设计结果一般不是唯一的。设计的过程是个试探的过程。在设计过程中，有各式各样的要求和制约因素，它们之间往往是矛盾的。数据库的设计很难说是最佳的，常常得之于东，而失之于西，何去何从取决于数据库设计者的权衡和单位的决策。,网络数据库设计,25,数据库设计的3个特点： 3) 分步进行（Multistage） 数据库设计常常由不同的人员分阶段进行。这样做，一是由于技术上分工的需要，二是为了分段把关，逐级审查，保证设计的质量和进度。,网络数据库设计,26,数据库设计的评定 一般一个好的数据库应该满足以下特征： 1) 便于检索所需要的数据。 2) 具有较高的完整性、数据更新的一致

12、性。 3) 使系统具有尽可能良好的性能。,网络数据库设计,27,数据库设计的评定 有一些具体的特征可以帮助用户判断什么是设计的不好的数据库。 1)需要多次输入相同的数据，或需要输入多余的数据。 2)返回不正确的查询结果。 3)数据之间的关系难以确定。 4)表或列的名称不明确。,网络数据库设计,28,数据库设计步骤 数据库应用系统的开发也是一项软件工程，称为数据库工程，数据库应用系统也有生存期的概念。按照规范化设置的方法，考虑数据库及其应用系统开发全过程，通常将数据库设计分为以下六个阶段： 1) 需求分析阶段。 4) 物理设计阶段。 2) 概念设计阶段。 5) 实现阶段。 3) 逻辑设计阶段。

13、6) 运行维护阶段。,网络数据库设计,29,需求分析的任务 需求分析就是数据库设计人员，通过仔细地调查和向用户详细地咨询，掌握用户的需求，理解用户的需求。让用户解释其需求，而不是数据库设计人员自己凭空设计需求。 随着开发的进行，还需要经常与用户沟通，交流意见。了解用户业务需求可以在以后的开发阶段节约大量的时间，少走弯路。,网络数据库设计,30,需求分析的方法 进行需求分析时，首先是调查用户的实际要求，与用户达成共识。然后再进行实际调查。调查用户的机构情况、人员情况，业务情况等等，确定系统的任务。 调查的重点是“数据”和“处理”，包括： 信息要求，指用户需要从数据库中获得的信息的内容与性质。 处

14、理要求，指用户要完成什么处理功能，对处理的响应时间和处理方式的要求。 安全性与完整性的要求,网络数据库设计,31,需求分析的方法 在进行需求调查时，可以画出数据流图（也就是用户业务流程图），进一步明确系统的边界。,网络数据库设计,32,概念结构设计的任务 概念结构设计就是将需求分析得到的信息，抽象化为概念模型。 概念结构设计应该能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物之间的联系，能满足用户对数据的处理要求。同时还有易于理解、易于更改，易于向关系、网状、层次等各种数据模型转换。,网络数据库设计,33,概念结构设计的任务 描述概念模型的有力工具就是E-R图，即用实体联系方法对具体数据进行抽象加工

15、，将实体集合抽象成类型，用实体间联系的类型反映现实世界事物间的内在联系。 概念结构设计的任务其实就是绘制数据库的E-R图。,网络数据库设计,34,概念结构设计的方法 1) 自顶向下。即先定义全局概念结构再逐步细化。,网络数据库设计,35,概念结构设计的方法 2) 自底向上。即先定义各局部概念结构再逐步整和，是概念结构设计最常用的方法。,网络数据库设计,36,概念结构设计的方法 3) 逐步扩张。即先定义核心概念结构再逐步扩展。,网络数据库设计,37,概念结构设计的方法 4) 混合策略。即综合自顶向下和自底向上方法设计。用自顶向下策略设计一个全局概念结构的框架，以它为骨架集成用自底向上策略设计的各

16、局部概念结构。,网络数据库设计,38,概念结构设计的方法自底向上方式 用户通常采用自底向上方式设计概念结构，即采用自底向上方式设计E-R图。自底向上概念结构设计的主要步骤，可以分为三步完成： 1) 进行数据抽象，设计局部概念模式。 2) 将局部概念模式，综合成全局概念模式。 3) 评审，分析。,网络数据库设计,39,概念结构设计的方法自底向上方式 1. 设计局部概念模式：即设计局部E-R图。任务是根据需求分析阶段产生的各个部门的数据流图和数据字典中相关数据，设计出各项应用的局部E-R图。 2. 综合成全局概念：即将局部E-R图根据联系，综合成一个完整的全局E-R图。 3. 评审：对完整的全局E

17、-R图，还需要评审。,网络数据库设计,数据字典是系统中各类数据描述的集合，是进行详细的数据收集和数据分析所获得的主要成果。,40,逻辑结构设计的任务 逻辑结构设计的任务就是把概念结构设计好的基本E-R图转换为与指定DBMS产品所支持的数据模型相符合的逻辑结构。 从理论上讲，设计逻辑结构应该选择最适用于相应概念结构的数据模型，然后对支持这种数据模型的各种DBMS进行比较，从中选出最合适的DBMS。,网络数据库设计,41,逻辑结构设计的任务 实际情况往往是用户已经指定好了DBMS，而且现在的DBMS一般都是RDBMS，所以数据库设计人员没有什么选择余地。数据库设计人员只有按照用户指定的RDBMS，

18、将概念结构设计的E-R图转换为符合RDBMS的关系模型。,网络数据库设计,42,逻辑结构设计的方法 逻辑结构设计一般分为两个步骤： 1) 首先将概念结构（即E-R图）转换为一般的关系、网状、层次模型。由于现在常用的数据库管理系统都是基于关系模型的关系数据库，所以只需要将E-R图转换为关系模型，但一定要在用户指定的RDBMS支持下的数据模型进行转换。 2) 然后对数据模型进行优化。,网络数据库设计,43,物理结构设计的任务 数据库物理结构设计包括：选择存储结构、确定存取方法、选择存取路径、确定数据的存放位置。 主要解决选择文件存储结构和确定文件存取方法的问题。在数据库中访问数据的路径主要表现为如

19、何建立索引。 如要直接定位到所要查找的记录，应采用索引方法存取方法（索引表）。顺序表只能从起点进去向后一个个访问记录。,网络数据库设计,44,物理结构设计的任务 数据库的物理实现取决于特定的DBMS，在规划存储结构时主要应考虑存取时间和存储空间，这两者通常是互相矛盾的，要根据实际情况决定。,网络数据库设计,45,数据库实施 对数据库的物理设计初步评价完成后就可以开始实施建立数据库了。数据库实施主要包括以下工作： 1) 定义数据库结构。 2) 组织数据入库。 3) 编制与调试应用程序。 4) 数据库试运行。,网络数据库设计,46,数据库运行和维护 数据库试运行合格后，数据库开发工作就基本完成，即

20、可以投入正式运行了。在数据库运行阶段，对数据库还要进行经常性的维护。,网络数据库设计,47,常用网络数据库管理系统介绍,SQL Server Oracle IBM DB2 MySQL数据库 Sybase,48,SQL Server,SQL Server 最初是由Microsoft、 Sybase 和Ashton-Tate三家公司共同开发的，于1988 年推出了第一个OS/2 版本。 在Windows NT 推出后，Microsoft与Sybase 在SQL Server 的开发上就分道扬镳了，Microsoft 将SQL Server 移植到Windows NT系统上，专注于开发推广SQL S

21、erver 的Windows NT 版本。Sybase 则较专注于SQL Server在UNIX 操作系统上的应用。,49,SQL Server,SQL Server近年来不断更新版本，1996年，Microsoft公司推出了SQL Server 6.5版本；1998年，推出了SQL Server 7.0版本；2000年推出了SQL Server 2000； 2005年推出了SQL Server 2005； 2008年推出了SQL Server 2008。 SQL Server 是一个功能强大的关系数据库管理系统。 SQL Server 能够处理大量的数据和管理众多的并发的用户，保证数据的完整性，并提供许多高级管理和数据分析能力。,50,Oracle,Oracle是Oracle公司提出的功能强大的，适用于大型，中型和微型计算机的关系数据库管理系统，以其操作的简易性，可扩展性和先进的网络特