Каждый вертикальный столбец таблицы представляет один элемент данных (дату).

Таблица 7.1.1

Реляционная база данных, содержащая информацию о сырье.

Дата	Тип сырья	С9Н20	С10Н22	……	С14Н30	ЛАБ	Остаток
Сентябрь 2007 г.	1	0,00	16,45	……	0,32	0,07	3,42
Январь 2008 г.	2	0,00	13,09	……	0,34	0,13	2,96
Март 2008 г.	3	0,01	17,64	……	0,48	0,14	4,90

На пересечении каждой строки с каждым столбцом таблицы содержится в точности одно значение данных. Все значения, содержащиеся в одном и том же столбце, являются данными одного типа. Множество значений, которые могут содержаться в столбце, называется доменом этого столбца.

У каждого столбца в таблице есть своё имя, которое обычно служит заголовком столбца. Все столбцы в одной таблице должны иметь уникальные имена, однако разрешается присваивать одинаковые имена столбцам, расположенным в различных таблицах.

Столбцы таблицы упорядочены слева направо, и их порядок определяется при создании таблицы. В любой таблице всегда есть как минимум один столбец. В стандарте ANSI / ISO не указывается максимально допустимое число столбцов в таблице, однако почти во всех коммерческих СУБД этот предел существует и обычно составляет до 255 столбцов.

В отличие от столбцов, строки таблицы не имеют определённого порядка. Это значит, что если последовательно выполнить два одинаковых запроса для отображения содержимого таблицы, нет гарантии, что оба раза строки будут перечислены в одном и том же порядке.

В таблице может содержаться любое количество строк. Вполне допустимо существование таблицы с нулевым количеством строк. Такая таблица называется пустой. Пустая таблица сохраняет структуру, определённую её столбцами, просто в ней не содержится данные. Стандарт ANSI / ISO не накладывает ограничений на количество строк в таблице, и во многих СУБД размер таблиц ограничен лишь свободным дисковым пространством компьютера. В других СУБД имеется максимальный предел, однако он весьма высок - около двух миллиардов строк, а иногда и больше.

Базовыми понятиями реляционных СУБД являются: 1) атрибут; 2) отношения; 3) кортеж. Атрибут в реляционных базах данных - элемент данных в кортеже. Часто используется менее строгий термин поле. Кортеж в реляционных базах данных - элемент отношения, строка таблицы; упорядоченный набор из N элементов.

Таким образом, особенности реляционной базы данных кратко можно сформулировать следующим образом:

· данные хранятся в таблицах, состоящих из столбцов («атрибутов») и строк («записей», «кортежей»);

· на пересечении каждого столбца и строчки стоит в точности одно значение;

· у каждого столбца есть своё имя, которое служит его названием, и все значения в одном столбце имеют один тип.

· запросы к базе данных возвращают результат в виде таблиц, которые тоже могут выступать как объект запросов.

Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

· каждый элемент таблицы -- один элемент данных;

· все столбцы в таблице однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип (числовой, символьный и т. д.);

· каждый столбец имеет уникальное имя;

· одинаковые строки в таблице отсутствуют;

· порядок следования строк и столбцов может быть произвольным;

· Общепринятым стандартом языка работы с реляционными базами

· данных является язык SQL.

Реляционные модели характеризуются простотой структуры данных, удобным для пользователя табличным представлением и возможностью использования формального аппарата алгебры отношений и реляционного исчисления для обработки данных.

5.5 Язык SQL как стандартный язык реляционных БД

Стремительный рост популярности SQL является одной из самых важных тенденций в современной компьютерной промышленности. За несколько последних лет SQL стал единственным языком баз данных. Официальный международный стандарт на SQL был принят в 1987 г., обновлен в 2003 г. Язык SQL является важным звеном в архитектуре систем управления базами данных, выпускаемых всеми ведущими доставщиками программных продуктов, и служит стратегическим наплавлением разработок компании Microsoft в области баз данных. Зародившись в результате выполнения второстепенного исследовательского проекта компании IBM, SQL сегодня широко известен и в качестве мощного рыночного фактора.

SQL является инструментом, предназначенным для обработки и чтения данных, содержащихся в компьютерной базе данных. SQL - это сокращенное название структурированного языка запросов (Structured Query Language -- язык структурированных запросов). Как следует из названия, SQL является языком программирования, который применяется для организации взаимодействия пользователя с базой данных. На самом деле SQL работает только с реляционными базами данных. На рисунке 7.4 изображена схема работы SQL. Согласно этой схеме, в вычислительной системе имеется база данных, в которой хранится важная информация. Компьютерная программа, которая управляет базой данных, называется системой управления базой данных, или СУБД.



Рис. 7.4. Применение SQL для доступа к базе данных

Если пользователю необходимо прочитать данные из базы данных, он запрашивает их у СУБД с помощью SQL. СУБД обрабатывает запрос, находит требуемые данные и посылает их пользователю. Процесс запрашивания данных и получения результата называется запросом к базе данных: отсюда и название -- структурированный язык запросов.

Однако это название не совсем соответствует действительности. Во-первых, сегодня SQL представляет собой нечто гораздо большее, чем простой инструмент создания запросов, хотя именно для этого он и был первоначально предназначен. Несмотря на то, что чтение данных по-прежнему остается одной из наиболее важных функций SQL, сейчас этот язык используется для реализации всех функциональных возможностей, которые СУБД предоставляет пользователю, а именно:

· Организация данных. SQL дает пользователю возможность изменять структуру представления данных, а также устанавливать отношения между элементами базы данных.

· Чтение данных. SQL дает пользователю или приложению возможность читать из базы данных содержащиеся в ней данные и пользоваться ими.

· Обработка данных. SQL дает пользователю или приложению возможность изменять базу данных, т.е. добавлять в нее новые данные, а также удалять или обновлять уже имеющиеся в ней данные.

· Управление доступом. С помощью SQL можно ограничить возможности пользователя по чтению и изменению данных и защитить их от несанкционированного доступа.

· Совместное использование данных. SQL координирует совместное использование данных пользователями, работающими параллельно, чтобы они не мешали друг другу.

· Целостность данных. SQL позволяет обеспечить целостность базы данных, защищая ее от разрушения из-за несогласованных изменений или отказа системы.

Таким образом, SQL является достаточно мощным языком для взаимодействия с СУБД.

Вопреки существующим заблуждениям, SQL является информационно-логическим языком, а не языком программирования.

В SQL входит около тридцати операторов, предназначенных для управления базами данных. Операторы SQL встраиваются в базовый язык, например COBOL, FORTRAN или С, и дают возможность получать доступ к базам данных. Кроме того, из такого языка, как С, операторы SQL можно посылать СУБД в явном виде, используя интерфейс вызовов функций.

Наконец, SQL -- это слабо структурированный язык, особенно по сравнению с такими сильно структурированными языками, как С или Pascal. Операторы SQL напоминают английские предложения и содержат "слова-пустышки", не влияющие на смысл оператора, но облегчающие его чтение. В SQL почти нет нелогичностей, к тому же имеется ряд специальных правил, предотвращающих создание операторов SQL, которые выглядят как абсолютно правильные, но не имеют смысла.

Несмотря на не совсем точное название, SQL на сегодняшний день является единственным стандартным языком для работы с реляционными базами данных. SQL -- это достаточно мощный и в то же время относительно легкий для изучения язык.

На рисунке 7.5 изображена структурная схема типичной СУБД, компоненты которой соединяются в единое целое с помощью SQL.

Рис. 7.5. Компоненты типичной СУБД

Ядро базы данных является сердцевиной СУБД; оно отвечает за физическое структурирование и запись данных на диск, а также за физическое чтение данных с диска.

Кроме того, оно принимает SQL-запросы от других компонентов СУБД (таких как генератор форм, генератор отчетов или модуль формирования интерактивных запросов), от пользовательских приложений и даже от других вычислительных систем. Как видно из рисунка, SQL выполняет много различных функций.

· SQL - интерактивный язык запросов. Пользователи вводят команды SQL в интерактивные программы, предназначенные для чтения данных и отображения их на экране. Это удобный способ выполнения специальных запросов.

· SQL - язык программирования баз данных. Чтобы получить доступ к базе данных, программисты вставляют в свои программы команды SQL. Эта методика используется как в программах, написанных пользователями, так и в служебных программах баз данных (таких как генераторы отчетов и инструменты ввода данных).

· SQL - язык администрирования баз данных. Администратор базы данных, находящейся на мини-компьютере или на большой ЭВМ, использует SQL для определения структуры базы данных и управления доступом к данным.

· SQL - язык создания приложений клиент / сервер, и программах для персональных компьютеров SQL используется для организации связи через локальную сеть с сервером базы данных, в которой хранятся совместно используемые данные. В большинстве новых приложений используется архитектура клиент / сервер, которая позволяет свести к минимуму сетевой трафик и повысить быстродействие как персональных компьютеров, так и серверов баз данных.

· SQL - язык распределенных баз данных. В системах управления распределенными базами данных SQL помогает распределять данные среди нескольких взаимодействующих вычислительных систем. Программное обеспечение каждой системы посредством использования SQL связывается с другими системами, посылая им запросы на доступ к данным.

· SQL - язык шлюзов базы данных. В вычислительных сетях с различными СУБД SQL часто используется в шлюзовой программе, которая позволяет СУБД одного типа связываться с СУБД другого типа.

Таким образом, SQL превратился в полезный и мощный инструмент, обеспечивающий людям, программам и вычислительным системам доступ к информации, содержащейся в реляционных базах данных.

Успех языку SQL принесли следующие его особенности:

· Независимость от конкретной СУБД.

Несмотря на наличие диалектов и различий в синтаксисе, в большинстве своём тексты SQL-запросов могут быть достаточно легко перенесены из одной СУБД в другую. Существуют системы, разработчики которых изначально закладывались на применение, по меньшей мере, нескольких СУБД (например, система электронного документооборота Documentum может работать как с Oracle Database, так и с Microsoft SQL Server)

· Наличие стандартов

Наличие стандартов и набора тестов для выявления совместимости и соответствия конкретной реализации SQL общепринятому стандарту только способствует «стабилизации» языка.

· Декларативность

С помощью SQL программист описывает только то, какие данные нужно извлечь или модифицировать. То, каким образом это сделать решает СУБД непосредственно при обработке SQL запроса.

Все перечисленные выше факторы явились причиной того, что SQL стал стандартным инструментом для управления данными на персональных компьютерах, мини-компьютерах и больших ЭВМ.

Однако SQL не лишен и ряда недостатков:

* Несоответствие реляционной модели данных. Создатель реляционной модели данных Э. Кодд, К. Дейт и их сторонники указывают на то, что SQL не является истинно реляционным языком. В частности они указывают на следующие проблемы SQL:

· повторяющиеся строки;

· неопределённые значения;

· явное указание порядка колонок слева направо;

· колонки без имени и дублирующиеся имена колонок;

· отсутствие поддержки свойства «=»;

· использование указателей;

· высокая избыточность.

· Сложность. Хотя SQL и задумывался как средство работы конечного пользователя, в конце концов, он стал настолько сложным, что превратился в инструмент программиста.

· Отступления от стандартов. Несмотря на наличие международного стандарта ANSI SQL-92, многие компании, занимающиеся разработкой СУБД (например, Oracle, Sybase, Microsoft, MySQL AB, Borland), вносят изменения в язык SQL, применяемый в разрабатываемой СУБД, тем самым отступая от стандарта. Таким образом, появляются специфичные для каждой конкретной СУБД диалекты языка SQL.

5.6 Базы знаний

База знаний - результат обработки и систематизации информации о процессе в виде опыта технического персонала промышленной установки, сведений о неполадках и аварийных ситуациях, возникающих в процессе эксплуатации, а также, данные технологического регламента производства.

Наличие баз знаний необходимо для оперативно проведения диагностики отклонений в работе промышленных установок, выбора оптимального варианта технологической схемы переработки определенного сырья и нахождения оптимальных режимных параметров.

Гибкая структура базы знаний должна быть функционально увязана с задачами, решаемыми технологами. Для использования знаний необходима формализация и организация всех знаний в некоторую систему для того, чтобы этими знаниями можно было воспользоваться. Выбор модели из числа возможных полностью определяется спецификой конкретной задачи.

Рассмотрим возможные варианты моделей.

Логическая модель: Данная модель отображает знания в предметной области в виде совокупности простых фактов, а также утверждений и суждений. Факты считаются базовыми элементами логической модели. Утверждения и суждения составляются в виде формул. Формула записывается на основе базовых элементов и специальных синтаксических и семантических правил.

Любая логическая модель задается совокупностью множеств:

L=<T,S,A,M>;

где L - логическая модель, Т - множество базовых элементов, S - множество семантических и синтаксических правил, которые позволяют строить из базовых элементов Т правильные синтаксические выражения или формулы, А - множество аксиом или утверждений, не подлежащие опровержению, М - множество семантических правил или правил вывода, позволяющих расширить список аксиом новыми правилами и формулами, которые после этого также становятся неопровержимыми истинами или аксиомами.

Высказывания могут быть истинными и ложными.

Каждое простое высказывание в логической модели можно записать в символической форме. Например, А=' насос увеличивает давление в системе' или В=' теплообменники используются для изменения температуры потоков'.

В данном примере А и В являются компонентами логической модели и представляют собой истинные высказывания.

Основным недостатком логических моделей является их не структурированность. Это приводит к тому, что для сбора всей информации по одному объекту приходится прибегать к множеству логических формул.

Поскольку в основе понимания ХТС лежит структура логической модели, неудобная для оптимизации и прогнозирования ХТС, поэтому получили распространение фреймовые модели, которые в отличие от логических, являются структурированными.

Фреймовые модели: Такие модели используются в том случае, когда имеет место описание некоторой ситуации. Они также удобны для обозначения структуры и характеристики однотипных объектов ХП.

Под объектами понимают определенные химико-технологические процессы, протекающие на производстве, а также события и ситуации.

Фреймовая модель представляет собой некоторую оболочку для описания некоторого класса событий. Основу таких моделей составляют хорошо структурированные знания. Совокупность фреймов (фрейм - это смысловое описание ситуации), которые описывают некоторую предметную область, представляет собой иерархическую, в которой элементами фрейма является слот. В слоты объединяются в пределах одного фрейма по смысловым признакам. На верхнем уровне иерархической структуры находится фрейм, который содержит наибольшую информацию, истинную для естественных фреймов, которые находятся на низшем уровне иерархии. При этом различные вещества отличаются друг от друга, но для каждого из веществ можно указать набор характеристик, которые его определяют. К таким характеристикам относятся: химическая формула, агрегатное состояние, цвет и другое.

В этом случае фреймом является понятие вещества, а слотами, которые входят в этот фрейм, являются характеристиками, определяющие это вещество.

Семантическая модель: Данные модели для представления знаний имеют сетевую структуру, поэтому они используют понятие дерево решений.

Ствол дерева - это проблема, которую нужно решить. А возможные варианты решения распределяются по веточкам дерева. При этом событие или предметная область является следствием другого события. Любая семантическая модель - это определенная последовательность явлений в цепочке: причина > следствие.

Например, [промышленные стоки] > [загрязнение сточных вод] > [загрязнение питьевой воды].

Семантические модели наряду с фреймовыми используются для логического вывода решения в виде единой цепочки рассуждений.

Фреймовые модели, по сравнению с семантическими, дают возможность подробного описания ситуаций в виде слотов. Поэтому в ХТ они используются намного чаще, чем другие модели.

Продукционные модели: Эти модели представляют собой перечень определенных правил. Например, если<условие>, то <заключение>.

По сути, продукционные модели очень схожи с фреймовыми моделями. С помощью фреймовых моделей можно описать достаточно сложные ситуации.

В продукционной модели в общем виде левая часть представляет всегда правило, а правая часть - действие.

Продукционные модели часто используют в системах управления. Компьютерные программы, построенные на основе продукционной модели, позволяют осуществить диагностику отклонений и выбрать определенную последовательность действий. Условия между собой в продукционной модели связываются определенными логическими знаками.

Например, если <концентрация вещества А <30%> или <концентрация вещества В>10%>, то <режим работы установки в интервале температур Т₁<Т<Т₂>.

В данном примере в зависимости от состава переработанного сырья планируется температурный интервал в работе установки. Численные значения температуры Т можно определить только на математической модели. То есть, сочетание математической и продукционной модели позволяет определить интервал изменения температуры в определенный момент времени в зависимости от состава сырья.

Таким образом, выбор соответствующей модели для представления знаний определяется пользователем и конкретной задачей при разработке какой-либо модели.

Набор правил, фактов, заключений формируется на основе опытов эксплуатации промышленных установок эмпирическим путем. Эти правила должны быть тщательно проверены и подтверждены на работе нескольких промышленных установок, которые функционируют при различающихся технологических условиях и перерабатывают различное сырье.

5.7 Сеть Интернет

Интернет представляет собой распределенную децентрализованную систему, т. е. в нем нет центральных/главных узлов. Правила его функционирования стандартизованы и общедоступны.

С технической точки зрения, Интернет состоит из большого числа менее крупных сетей, которые также неоднородны.

Формально Интернет никому в отдельности не принадлежит.

Оплата расходов по поддержанию в рабочем состоянии старых каналов ложится на конечных пользователей.

Расходы по прокладке новых каналов - правительство, крупные телекоммуникационные компании, инвестиционные фонды.

Пользователи Интернет изобретают все более эффективные способы для создания, хранения и получения информации.

Больше пользователей в Сети - тем большее количество информации они производят.

Интернет является на сегодняшний день основной информационной седой, местом циркуляции информации и ее огромным всемирным хранилищем.

6. Средства защиты информации

6.1 Анализ и задание требований к безопасности

Анализ требований к безопасности следует проводить на стадии анализа требований к каждому проекту разработки систем.

Требования к безопасности и средства управления ею должны отражать ценность информационных ресурсов для организации, а также возможные последствия от нарушения режима безопасности или отсутствия средств защиты для производственных процессов.

Основу анализа требований к безопасности составляют:

· рассмотрение необходимости обеспечения конфиденциальности, целостности и доступности информационных ресурсов;

· определение возможностей использования различных средств контроля для предотвращения и выявления случаев нарушения защиты, а также восстановления работоспособности систем после их выхода из строя и инцидентов в системе безопасности.

6.2 Безопасность в прикладных системах

При проектировании прикладных систем необходимо встроить в них надлежащие средства управления безопасностью, в том числе средства регистрации событий в контрольном журнале.

Проектирование и эксплуатация систем должны соответствовать общепринятым промышленным стандартам обеспечения надежной защиты, определенным в настоящих практических правилах.

Системы, которые поддерживают или оказывают влияние на исключительно уязвимые, ценные или критически важные информационные ресурсы организации, могут потребовать принятия дополнительных мер противодействия. Такие меры следует определить исходя из рекомендаций специалиста по безопасности с учетом идентифицированных угроз нарушения защиты и возможных последствий от их реализации для организации.

6.3 Проверка достоверности входных данных

Чтобы обеспечить правильный ввод данных в прикладные системы необходимо проверять их на достоверность. Предлагаются следующие средства контроля:

а) проверки с целью выявления следующих ошибок:

· величины, выходящие за заданные пределы;

· неправильные символы в полях данных;

· пропущенные или неполные данные;

· превышенные верхние и нижние пределы на объем вводимых данных;

· несанкционированные или противоречивые управляющие данные;

б) периодический анализ содержания ключевых полей или файлов данных для подтверждения их достоверности и целостности;

в) осмотр печатной входной документации на предмет внесения несанкционированных изменений во входные данные (необходимо получить разрешение на внесение всех изменений во входные документы);

г) процедуры реагирования на ошибки, связанные с проверкой достоверности входных данных;

д) определение обязанностей всех сотрудников, участвующих в процессе ввода данных.

6.4 Проверка достоверности внутренней обработки данных

Данные, которые были правильно введены в прикладную систему, могут быть повреждены в результате ошибок обработки или преднамеренных действий. Чтобы выявить такие случаи повреждения данных, необходимо встроить средства проверки в системы. Требуемые для этого средства контроля определяются характером приложения и последствиями от повреждения данных для организации.

Примерами средств проверки, которые можно встроить в системы, являются:

а) контроль сеанса связи и пакетной обработки для согласования файлов данных о платежном балансе после проведения операций с ними;

б) контроль платежного баланса для сверки начального сальдо с предыдущим конечным сальдо:

· контроль за выполнением операций;

· подведение итогов по обновлению файлов;

· контроль за выполнением программ;

в) проверка достоверности данных, сгенерированных системой (см. Проверка достоверности входных данных);

г) проверка целостности данных и программ, пересылаемых между центральным и удаленными компьютерами (см. Аутентификация сообщений);

д) подведение итогов по обновлению файлов.

6.5 Аутентификация сообщений

Аутентификация сообщений -- это метод, используемый для выявления несанкционированных изменений, внесенных в передаваемые электронные сообщения, или их повреждения. Его можно реализовать на аппаратном или программном уровне с помощью физического устройства аутентификации сообщений или программного алгоритма.

Возможность аутентификации сообщений следует рассмотреть для тех приложений, для которых жизненно важным является обеспечение целостности сообщений, например, электронные передачи информации о денежных средствах или другие электронные обмены данными. Для определения необходимости аутентификации сообщений и выбора наиболее подходящего метода ее реализации необходимо провести оценку риска нарушения режима безопасности.

Аутентификация сообщений не предназначена для защиты содержания сообщений от перехвата. Для этих целей подходит шифрование данных, которое можно также использовать для аутентификации сообщений (Электронная подпись - специальный вид аутентификации сообщений, обычно основанный на методах шифрования с открытым ключом, который обеспечивает аутентификацию отправителя, а также гарантирует целостность содержимого сообщения.)

6.6 Защита файлов прикладных систем

Доступ к системным файлам необходимо контролировать.

Поддержание целостности прикладных систем должно быть обязанностью пользователя или группы разработки, которой прикладная система или программное обеспечение принадлежит.

Размещено на Allbest.ru

...