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讲座日期: 本周六下午1点30分 抢座
讲座地点: 北大青鸟马甸校区
主讲老师: 王老师 金牌讲师
讲座主题: 网络安全
讲座内容: 检测、防御、黑客信息,如何过滤不安全的网站,如何防御黑客的进攻。
订座电话: 010-82011432/33
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数据库新技术浅析




  1.引言

  随着计算机应用领域的不断拓展和多媒体技术的发展, 数据库已是计算机科学技术中发展最快、应用最广泛的重要分支之一,数据库技术的研究也取得了重大突破,他已成为计算机信息系统和计算机应用系统的重要的技术基础和支柱。从20世纪60年代末开始, 数据库系统已从第一代层次数据库、网状数据库,第二代的关系数据库系统,发展到第三代以面向对象模型为主要特征的数据库系统。关系数据库理论和技术在70~80年代得到长足的发展和广泛而有效地应用,80年代, 关系数据库成为应用的主流, 几乎所有新推出的数据库管理系统(DataBase Management System,DBMS)产品都是关系型的,他在计算机数据管理的发展史上是一个重要的里程碑,这种数据库具有数据结构化、最低冗余度、较高的程序与数据独立性、易于扩充、易于编制应用程序等优点,目前较大的信息系统都是建立在关系数据库系统理论设计之上的。但是,这些数据库系统包括层次数据库、网状数据库和关系数据库,不论其模型和技术上有何差别,却主要是面向和支持商业和事务处理应用领域的数据管理。然而,随着用户应用需求的提高、硬件技术的发展和Internet/Intranet提供的丰富多彩的多媒体交流方式,促进了数据库技术与网络通信技术、人工智能技术、面向对象程序设计技术、并行计算技术等相互渗透,互相结合,成为当前数据库技术发展的主要特征,形成了数据库新技术。

  2.数据库技术与多学科技术的有机结合

  各种学科技术与数据库技术的有机结合,从而使数据库领域中新内容、新应用、新技术层出不穷,形成了各种新型的数据库系统:面向对象数据库系统、分布式数据库系统、知识数据库系统、模糊数据库系统、并行数据库系统、多媒体数据库系统等;数据库技术被应用到特定的应用领域,又出现了工程数据库、演绎数据库、时态数据库、统计数据库、空间数据库、科学数据库、文献数据库等,他们都继承了传统数据库的理论和技术,但已经不是传统意义上的数据库了,立足于传统数据库已有的成果和技术,加以发展进化,从而形成的新的数据库系统,有人称之为“进化”了的数据库系统;立足于新的应用需求和计算机未来的发展,研究出了全新的数据库系统,有人称之为“革新”了的数据库系统。可以说新一代数据库技术的研究,新一代数据库系统的发展呈现了百花齐放的局面。

  2.1面向对象数据库系统

  面向对象的方法和技术对数据库发展的影响最为深远,他起源于程序设计语言,把面向对象的相关概念与程序设计技术相结合,是一种认识事物和世界的方法论,他以客观世界中一种稳定的客观存在实体对象为基本元素,并以“类”和“继承”来表达事物间具有的共性和他们之间存在的内在关系。面向对象数据库系统将数据作为能自动重新得到和共享的对象存储,包含在对象中的是完成每一项数据库事务处理指令,这些对象可能包含不同类型的数据,包括传统的数据和处理过程,也包括声音、图形和视频信号,对象可以共享和重用。面向对象的数据库系统的这些特性通过重用和建立新的多媒体应用能力使软件开发变得容易,这些应用可以将不同类型的数据结合起来。面向对象数据库系统的好处是他支持WWW应用能力。

  然而,面向对象的数据库是一项相对较新的技术,尚缺乏理论支持,他可能在处理大量包含很多事务的数据方面比关系数据库系统慢得多,但人们已经开发了混合关系对象数据库,这种数据库将关系数据库管理系统处理事务的能力与面向对象数据库系统处理复杂关系与新型数据的能力结合起来。

  2.2分布式数据库系统

  分布式数据库系统是分布式技术与数据库技术的结合,在数据库研究领域中已有多年的历史和出现过一批支持分布数据管理的系统,如SDD1系统、DINGRES系统和 POREL系统等。从概念上讲,分布式数据库是物理上分散在计算机网络各结点上,而逻辑上属于同一个系统的数据集合。他具有数据的分布性和数据库间的协调性两大特点。系统强调结点的自治性而不强调系统的集中控制,且系统应保持数据的分布透明性,使应用程序编写时可完全不考虑数据的分布情况。无疑分布式是计算机应用的发展方向,也是数据库技术应用的实际需求,其技术基础除计算机硬、软件技术支持外,计算机通信与网络技术当然是其最重要的基础。但分布式系统结构、分布式数据库由于其实现技术上的问题,当前并没有完全达到预期的目标,而客户/服务器(Client/Server,C/S)体系结构却正在风行,广义的理解, C/S也是一种分布式结构,按照C/S结构,一个数据处理任务至少是分布在2个不同的部件上完成。C/S结构把任务分为2部分,一部分是由前端(Frontend,即Client)运行应用程序,提供用户接口,而另一部分是由后端(Backend,即Server)提供特定服务,包括数据库或文件服务、通信服务等。客户机通过远程调用或直接请求应用程序提供服务,服务器执行所要求的功能后,将结果返回客户机,客户机和服务器通过网络来实现协同工作。C/S结构具有性能优越、保护投资、易于扩展和保证数据完整性等优点。当前,C/S技术日臻完善,客户机与服务器允许有多种选择,这样计算机系统就可以实现横向集成,即将来自不同厂家的、不同领域内的最好的产品集成在一起,组成一个性能价格比最优的系统。当前已有多种数据库产品支持C/S结构,其中Sybase是较典型的代表。

  2.3多媒体数据库系统

  多媒体数据库系统是多媒体技术与数据库技术的结合,他是当前最有吸引力的一种技术,其主要特征为:

  (1)多媒体数据库系统必须能表示和处理多种媒体数据。多媒体数据在计算机内的表示方法决定于各种媒体数据所固有的特性和关联。对常规的格式化数据使用常规的数据项表示。对非格式化数据,像图形、图像、声音等,就要根据该媒体的特点来决定表示方法。可见在多媒体数据库中,数据在计算机内的表示方法比传统数据库的表示形式复杂,对非格式化的媒体数据往往要用不同的形式来表示。所以多媒体数据库系统要提供管理这些异构表示形式的技术和处理方法。

  (2)多媒体数据库系统必须能反映和管理各种媒体数据的特性,或各种媒体数据之间的空间或时间的关联。在客观世界里,各种媒体信息有其本身的特性或各种媒体信息之间存在一定的自然关联,例如,关于乐器的多媒体数据包括乐器特性的描述、乐器的照片、利用该乐器演奏某段音乐的声音等。这些不同媒体数据之间存在自然的关联,包括时序关系(如多媒体对象在表达时必须保证时间上的同步特性)和空间结构(如必须把相关媒体的信息集成在一个合理布局的表达空间内)。

  (3)多媒体数据库系统应提供比传统数据库管理系统更强的适合非格式化数据查询的搜索功能,允许对 Image等非格式化数据做整体和部分搜索,允许通过范围、知识和其他描述符的确定值和模糊值搜索各种媒体数据,允许同时搜索多个数据库中的数据,允许通过对非格式化数据的分析建立图示等索引来搜索数据,允许通过举例查询(QuerybyExample)和通过主题描述查询使复杂查询简单化。

  (4)多媒体数据库系统还应提供事务处理与版本管理功能。

  2.4知识数据库系统

  知识数据库系统的功能是如何把由大量的事实、规则、概念组成的知识存储起来,进行管理,并向用户提供方便快速的检索、查询手段。因此,知识数据库可定义为:知识、经验、规则和事实的集合。知识数据库系统应具备对知识的表示方法;对知识系统化的组织管理;知识库的操作;库的查询与检索;知识的获取与学习;知识的编辑; 库的管理等功能。知识数据库是人工智能技术与数据库技术的结合。

  2.5并行数据库系统

  并行数据库系统是并行技术与数据库技术的结合,其发挥多处理机结构的优势,将数据库在多个磁盘上分布存储,利用多个处理机对磁盘数据进行并行处理,从而解决了磁盘“I/O”瓶颈问题,通过采用先进的并行查询技术,开发查询间并行、查询内并行以及操作内并行,大大提高查询效率。其目标是提供一个高性能、高可用性、高扩展性的数据库管理系统,而在性能价格比方面,较相应大型机上的DBMS高得多。并行数据库系统作为一个新兴的方向,需要深入研究的问题还很多,但可以预见,由于并行数据库系统可以充分地利用并行计算机强大的处理能力,必将成为并行计算机最重要的支撑软件之一。

  2.6模糊数据库系统

  模糊性是客观世界的一个重要属性,传统的数据库系统描述和处理的是精确的或确定的客观事物,但不能描述和处理模糊性和不完全性等概念,这是一个很大的不足,为此,开展模糊数据库理论和实现技术的研究,其目标是能够存储以各种形式表示的模糊数据,数据结构和数据联系、数据上的运算和操作、对数据的约束(包括完整性和安全性)、用户使用的数据库窗口用户视图、数据的一致性和无冗余性的定义等都是模糊的,精确数据可以看成是模糊数据的特例;模糊数据库系统是模糊技术与数据库技术的结合,由于理论和实现技术上的困难,模糊数据库技术近年来发展不是很理想,但他已在模式识别、过程控制、案情侦破、医疗诊断、工程设计、营养咨询、公共服务以及专家系统等领域得到较好的应用,显示了广阔的应用前景。

  当前数据库技术的发展呈现出与多种学科知识相结合的趋势,凡是有数据(广义的)产生的领域就可能需要数据库技术的支持,他们相结合后即刻就会出现一种新的数据库成员而壮大数据库家族,如数据仓库是信息领域近年来迅速发展起来的数据库技术,数据仓库的建立能充分利用已有的资源,把数据转换为信息,从中挖掘出知识,提炼出智慧,最终创造出效益;工程数据库系统的功能是用于存储、管理和使用面向工程设计所需要的工程数据;统计数据是来自于国民经济、军事、科学等各种应用领域的一类重要的信息资源,由于对统计数据操作的特殊要求,从而产生了统计学和数据库技术相结合的统计数据库系统等。数据库技术在特定领域的应用,为数据库技术的发展提供了源源不断的动力。

  3.数据库建设中应注意的几个问题

  数据库技术的延伸与发展为各种不同类型数据库建设提供了有力的支持,在近期及远景建设中对下述技术的利用和吸收是有益和必须的:

  (1)大型信息系统应该是基于一个分布式的多媒体数据库系统,他应基于远程C/S结构并支持多媒体数据的存储、管理和查询。

  (2)系统应该是一个具有丰富数据资源并提供先进的对数据资源再开发工具,如提供辅助设计、统计分析、专家咨询、多媒体显示等的软、硬件支持。

  (3)系统开发可应用新的技术和方法论为指导,面向对象技术、多媒体技术应该是下一代数据库及其信息系统开发可采用的技术。

  (4)在数据库建设中充分采用科学的分析和设计方法,在数据的组织和管理上形成规范,充分发挥现代数据库技术对工程的支持。

  (5)在开发过程中选用的数据库技术紧跟国际发展潮流接轨,开发出能够支持国家宏观经济决策,支持企业全面管理,支持Internet共享的数据库,真正让数据库流通起来,提高数据库利用率。

  4.结语

  对于广大的数据库用户来讲,主要有两方面的要求:

  (1)希望得到自己所需要的数据或信息;

  (2)能够方便地接受和使用这些数据或信息。

  前一类要求应通过工程的硬、软件环境支持和高质量的数据库设计来达到;后一类要求则应为用户提供良好的用户界面和完善的应用支持来达到。但值得注意的是,任何数据库系统的建设,其最根本的问题还是对应用领域中基础数据的识别与组织,如果做不到这一点,是很难做出让用户满意和认可的数据库系统的。因此,数据库系统建设中的数据规划、面向应用领域的全面数据分析和全面数据库设计,将是系统建设中的头等大事。


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