 |
Иерархические и сетевые базы данных
|
|
|
|
Адресация в Интернете
Интернет-адрес. Для того чтобы в процессе обмена информацией компьютеры могли найти друг друга, в Интернете существует единая система адресации, основанная на использовании Интернет-адресов.
Каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет свой уникальный двоичный 32-битовый Интернет-адрес.
Существует формула, которая связывает между собой количество возможных информационных сообщений N и количество информации I, которое несет полученное сообщение:
N = 2I.
Интернет-адрес несет количество информации I = 32 бита, тогда общее количество N различных Интернет-адресов равно:
N = 2I = 232 = 4 294 967 296
Интернет-адрес длиной 32 бита позволяет подключить к Интернету более 4 миллиардов компьютеров.
По новой технологии "Умный дом" к Интернету смогут быть подключены не только компьютеры, но и бытовые приборы (холодильники, стиральные машины и др.) и аудио- и видеотехника, которыми можно будет управлять дистанционно. В этом случае четырех миллиардов Интернет-адресов может оказаться недостаточно и придется перейти на более длинный Интернет-адрес.
Для удобства восприятия двоичный 32-битовый Интернет-адрес можно разбить на четыре части по 8 битов и каждую часть представить в десятичной форме. Десятичный Интернет-адрес состоит из четырех чисел в диапазоне от 0 до 255, разделенных точками (например, 213.171.37.202) (табл. 6.1).
| Таблица 6.1. Интернет-адрес в двоичной и десятичной форме | ||||||||||
|
Все серверы Интернета имеют постоянные Интернет-адреса. Однако провайдеры Интернета часто предоставляют пользователям доступ в Интернет не с постоянным, а с временным Интернет-адресом. Интернет-адрес может меняться при каждом подключении к Интернету, но в процессе сеанса остается неизменным и пользователь может его определить.
|
|
|
Доменная система имен. Человеку запомнить числовой адрес нелегко, поэтому для удобства пользователей Интернета была введена доменная система имен, которая ставит в соответствие числовому Интернет-адресу компьютера уникальное доменное имя.
Доменная система имен имеет иерархическую структуру: домены верхнего уровня - домены второго уровня - домены третьего уровня.
Домены верхнего уровня существуют двух типов: географические и административные. Каждой стране мира выделен свой географический домен, обозначаемый двухбуквенным кодом. Например, России принадлежит географический домен ru, в котором российские организации и граждане имеют право зарегистрировать домен второго уровня.
Административные домены обозначаются тремя или более буквами и предназначены для регистрации доменов второго уровня организациями различных типов (табл. 6.2).
| Таблица 6.2. Некоторые имена доменов верхнего уровня | ||||||||||||||||||||||||||||
|
Так, компания Microsoft зарегистрировала домен второго уровня Microsoft в административном домене верхнего уровня com, а Московский институт открытого образования - домен второго уровня metodist в географическом домене верхнего уровня ru (рис. 6.8).
|
| Рис. 6.8. Доменная система имен |
Доменное имя сервера Интернета состоит из последовательности (справа налево) имен домена верхнего уровня, домена второго уровня и собственно имени компьютера. Так, основной сервер компании Microsoft имеет имя www.microsoft.com, а сервер института имеет имя iit.metodist.ru.
|
|
|
Каждый компьютер, подключенный к Интернету, имеет Интернет-адрес, однако он может не иметь доменного имени. Доменные имена имеют серверы Интернета, но доменного имени обычно не имеют компьютеры, подключающиеся к Интернету по телефонным линиям.
Контрольные вопросы
1. Имеет ли каждый компьютер, подключенный к Интернету, Интернет-адрес? Доменное имя?
2. Как строится доменная система имен?
Базы данных
Любой из нас, начиная с раннего детства, многократно сталкивался с "базами данных". Это - всевозможные справочники (например, телефонный), энциклопедии и т. п. Записная книжка - это тоже "база данных", которая есть у каждого из нас.
Базы данных представляют собой информационные модели, содержащие данные об объектах и их свойствах. Базы данных хранят информацию о группах объектов с одинаковым набором свойств.
Например, база данных "Записная книжка" хранит информацию о людях, каждый из которых имеет фамилию, имя, телефон и так далее. Библиотечный каталог хранит информацию о книгах, каждая из которых имеет название, автора, год издания и так далее.
Информация в базах данных хранится в упорядоченном виде. Так, в записной книжке все записи упорядочены по алфавиту, а в библиотечном каталоге - либо по алфавиту (алфавитный каталог), либо по области знания (предметный каталог).
База данных (БД) - это информационная модель, позволяющая в упорядоченном виде хранить данные о группе объектов, обладающих одинаковым набором свойств.
Существует несколько различных структур информационных моделей и соответственно различных типов баз данных: табличные, иерархические и сетевые.
Табличные базы данных
Табличная база данных содержит перечень объектов одного типа, то есть объектов, имеющих одинаковый набор свойств. Такую базу данных удобно представлять в виде двумерной таблицы: в каждой ее строке последовательно размещаются значения свойств одного из объектов; каждое значение свойства - в своем столбце, озаглавленном именем свойства.
Столбцы такой таблицы называют полями; каждое поле характеризуется своим именем (именем соответствующего свойства) и типом данных, представляющих значения данного свойства.
Поле базы данных - это столбец таблицы, содержащий значения определенного свойства.
|
|
|
Строки таблицы являются записями об объекте; эти записи разбиты на поля столбцами таблицы, поэтому каждая запись представляет собой набор значений, содержащихся в полях.
Запись базы данных - это строка таблицы, содержащая набор значений свойств, размещенный в полях базы данных.
Каждая таблица должна содержать, по крайней мере, одно ключевое поле, содержимое которого уникально для каждой записи в этой таблице. Ключевое поле позволяет однозначно идентифицировать каждую запись в таблице.
Ключевое поле - это поле, значение которого од нозначно определяет запись в таблице.
В качестве ключевого поля чаще всего используют поле, содержащее тип данных счетчик. Однако иногда удобнее в качестве ключевого поля таблицы использовать другие поля: код товара, инвентарный номер и т. п.
Тип поля определяется типом данных, которые оно содержит. Поля могут содержать данные следующих основных типов:
· счетчик - целые числа, которые задаются автоматически при вводе записей. Эти числа не могут быть изменены пользователем;
· текстовый - тексты, содержащие до 255 символов;
· числовой - числа;
· дата/время - дата или время;
· денежный - числа в денежном формате;
· логический - значения Истина (Да) или Ложь (Нет);
· гиперссылка - ссылки на информационный ресурс в Интернете (например, Web-сайт).
Поле каждого типа имеет свой набор свойств. Наиболее важными свойствами полей являются:
· размер поля - определяет максимальную длину текстового или числового поля;
· формат поля - устанавливает формат данных;
· обязательное поле - указывает на то, что данное поле обязательно надо заполнить.
Рассмотрим, например, базу данных "Компьютер", которая содержит перечень объектов (компьютеров), каждый из которых имеет имя (название). В качестве характеристик (свойств) можно рассмотреть тип установленного процессора и объем оперативной памяти. Поля Название и Тип процессора являются текстовыми, Оперативная память - числовым, а поле № п/п - счетчиком (табл. 3.1).
|
|
|
При этом каждое поле обладает определенным набором свойств. Например, для поля Оперативная память задан формат данных целое число.
| Таблица 3.1. Табличная база данных | ||||||||||||||||
|
Вопросы для размышления
1. В чем заключается разница между записью и полем в табличной базе данных?
2. Поля каких типов полей могут присутствовать в базе данных?
3. Чем отличается ключевое поле от остальных полей?
Иерархические и сетевые базы данных
Иерархические базы данных. Иерархические базы данных графически могут быть представлены как перевернутое дерево, состоящее из объектов различных уровней. Верхний уровень (корень дерева) занимает один объект, второй - объекты второго уровня и так далее.
Между объектами существуют связи, каждый объект может включать в себя несколько объектов более низкого уровня. Такие объекты находятся в отношении предка (объект, более близкий к корню) к потомку (объект более низкого уровня), при этом объект-предок может не иметь потомков или иметь их несколько, тогда как объект-потомок обязательно имеет только одного предка. Объекты, имеющие общего предка, называются близнецами.
Иерархической базой данных является Каталог папок Windows, с которым можно работать, запустив Проводник. Верхний уровень занимает папка Рабочий стол. На втором уровне находятся папки Мой компьютер, Мои документы, Сетевое окружение и Корзина, которые являются потомками папки Рабочий стол, а между собой является близнецами. В свою очередь, папка Мой компьютер является предком по отношению к папкам третьего уровня -папкам дисков (Диск 3,5(А:), (С:), (D:), (Е:), (F:)) и системным папкам (Принтеры, Панель управления и др.) - рис. 3.1.
|
| Рис. 3.1 Иерархическая база данных Каталог папок Windows |
Иерархической базой данных является Реестр Windows, в котором хранится вся информация, необходимая для нормального функционирования компьютерной системы (данные о конфигурации компьютера и установленных драйверах, сведения об установленных программах, настройки графического интерфейса и др.).
Содержание реестра автоматически обновляется при установке нового оборудования, инсталляции программ и т. п. Для просмотра и редактирования реестра Windows в ручном режиме можно использовать специальную программу rege-dit.exe, которая хранится в папке Windows. Однако редактирование реестра можно проводить только в случае крайней необходимости и при условии понимания выполняемых действий. Неквалифицированное редактирование реестра может привести компьютер в неработоспособное состояние.
|
|
|
|
| Рис. 3.2 Иерархическая база данных Реестр Windows |
Еще одним примером иерархической базы данных является база данных Доменная система имен подключенных к Интернету компьютеров. На верхнем уровне находится табличная база данных, содержащая перечень доменов верхнего уровня (всего 264 домена), из которых 7 - административные, а остальные 257 - географические. Наиболее крупным доменом (данные на январь 2002 года) является домен net (около 48 миллионов серверов), а в некоторых доменах (например, в домене zr) до сих пор не зарегистрировано ни одного сервера.
На втором уровне находятся табличные базы данных, содержащие перечень доменов второго уровня для каждого домена первого уровня.
На третьем уровне могут находиться табличные базы данных, содержащие перечень доменов третьего уровня для каждого домена второго уровня, и таблицы, содержащие IP-адреса компьютеров, находящихся в домене второго уровня (рис. 3.3).
|
| Рис. 3.3. Иерархическая база данных Доменная система имен |
База данных Доменная система имен должна содержать записи обо всех компьютерах, подключенных к Интернету, то есть более 150 миллионов записей. Размещение такой огромной базы данных на одном компьютере сделало бы поиск информации очень медленным и неэффективным. Решение этой проблемы было найдено путем размещения отдельных составных частей базы данных на различных DNS-серверах. Таким образом, иерархическая база данных Доменная система имен является распределенной базой данных.
Поиск информации в такой иерархической распределенной базе данных ведется следующим образом. Например, мы хотим ознакомиться с содержанием WWW-сервера фирмы Microsoft.
Сначала наш запрос, содержащий доменное имя сервера www.microsoft..com, будет оправлен на DNS-сервер нашего провайдера, который переадресует его на DNS-сервер самого верхнего уровня базы данных. В таблице первого уровня будет найден интересующий нас домен com и запрос будет адресован на DNS-сервер второго уровня, который содержит перечень доменов второго уровня, зарегистрированных в домене com.
В таблице второго уровня будет найден домен microsoft и запрос будет переадресован на DNS-сервер третьего уровня. В таблице третьего уровня будет найдена запись, соответствующая доменному имени, содержавшемуся в запросе. Поиск информации в базе данных Доменная система имен будет завершен и начнется поиск компьютера в сети по его IP-адресу.
Сетевые базы данных. Сетевая база данных является обобщением иерархической за счет допущения объектов, имеющих более одного предка. Вообще, на связи между объектами в сетевых моделях не накладывается никаких ограничений.
Сетевой базой данных фактически является Всемирная паутина глобальной компьютерной сети Интернет. Гиперссылки связывают между собой сотни миллионов документов в единую распределенную сетевую базу данных.
Вопросы для размышления
1. Чем различаются между собой табличные, иерархические и сетевые базы данных? Приведите примеры.
2. Чем различаются между собой сетевые и распределенные базы данных?
|
|
|
