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Resumen apuntes Informática Básica parte teórica....

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ÁLGEBRA RELACIONAL Introducción •

Codd estableció dos lenguajes de consulta: álgebra relacional y cálculo relacional.

•

Álgebra relacional es un lenguaje hasta cierto punto procedimental, mientras que el cálculo relacional es un lenguaje no procedimental.

•

El álgebra relacional, que está formado por un conjunto de operaciones que permiten al usuario especificar peticiones de recuperación.

•

El resultado de una recuperación es una nueva relación, que se ha formado a partir de 1 o + relaciones.

•

Una secuencia de operaciones del álgebra relacional forma una expresión del álgebra relacional, cuyo resultado será también una relación.

•

Las operaciones del álgebra relacional suelen clasificarse en 2 grupos: o

Operaciones creadas específicamente para bases de datos relacionales: selección, proyección, renombrar, join, división…

o

Operaciones de conjuntos: unión, intersección, diferencia, producto cartesiano.

Operaciones del álgebra relacional •

Selección (

) equivale al where.

•

Proyección (

) equivale al select.

•

Renombrar () equivale al “”.

•

Requisito para la unión, intersección y diferencia: las expresiones de álgebra relacional vinculadas deben ser unión compatibles. o

Unión (U)

o

Intersección ^

o

Diferencia: -

•

Producto cartesiano x

•

Join ( )

•

o

Equijoin

o

Natural

Dvisión (R/S) el esquema de R debe contener a S (R-S). El resultado contiene a aquellas filas de R que combinan con todas las filas de S.

IDEAS SOBRE BASES DE DATOS RELACIONALES BASES DE DATOS RELACIONALES Objetivos del modelo relacional •

Facilitar la modificación de los datos o

Eliminar las redundancias evitables de los datos. ▪

o

Se mantiene una redundancia inevitable que es la que permite, mediante claves primarias y foráneas, vincular los datos de unas tablas con los de otras.

Eliminar las anomalías de diseño ▪

Semántica

▪

Anomalías de inserción, de borrado, de actualización.

▪

Generación de tuplas falsas.

•

Representar los datos independientemente de cómo se almacenan.

•

Eliminar las inconsistencias y los errores de los datos.

•

Acceder rápidamente a los datos.

•

Aportar rigurosidad basándose en elementos científicos.

Estructura de las Bases de Datos Relacionales •

Relación (tabla – abuso de lenguaje; no es exactamente lo mismo): o

Dominio: conj. De valores, tipo de dato, formato, semántica o significado.

o

Conjunto ordenado de atributos (o de columnas) ; cada uno pertenece a un dominio.

o

Esquema de relación (R): nombre y conjunto ordenado de atributos.

o

Relación (r): conjunto no ordenado de tuplas ( o de filas). ▪

Al ser un conjunto en el sentido matemático, no tiene elementos repetidos, por tanto una relación no tiene tuplas repetidas.

▪

Expresado de otra forma: el conjunto de todos los atributos identifica las tuplas.

Esquema relacional •

Superclaves, claves candidatas y clave primaria: Dado R un esquema de relación y X un conjunto de sus atributos. o

o

X ⊆ R se dice superclave si no pueden existir dos tuplas en las que coincidan sus valores. ▪

Superclave obvia: conjunto de todos los atributos.

▪

Si se elimina algún atributo y los restantes siguen siendo superclave, a un valor de la superclave le corresponde un único valor del resto de atributos.

Z ⊆ R se dice clave candidata si es una superclave mínima (conjunto mínimo de atributos que identifica las tuplas) ▪

o •

Al ser superclave mínima, si a una clave candidata se le elimina algún atributo, dejaría de ser superclave; dejaría de identificar las tuplas.

Entre las claves candidatas, se elige una que será la clave primaria.

Valor nulo

•

•

o

Un valor nulo indica que el valor es desconocido o que no procede.

o

En el modelo relacional los atributos pueden tomar valores nulos.

o

En una comparación hay una lógica de tres valors: verdadero, falso y nulo.

Restricciones genéricas: o

De dominio: para c/tupla, el valor de cada atributo A debe ser un valor atómico del dominio al que pertenece el atributo.

o

De integridad de entidad: ningún atributo que forma parte de una calve candidata puede tomar valores nulos.

o

De integridad referencial: que un conj de atributos de una relación es clave foránea de otra relación. Una clave foránea debe cumplir en cada tupla una de las condiciones siguientes: ▪

Sus valores deben corresponderse con los valores de una clave candidata de la otra relación.

▪

Toma valores nulos (si la clave foránea puede tomar valores nulos.

▪

Las claves foráneas permiten conectar las tuplas de una relación que se corresponden con las de otra, usando la operación JOIN.

Otras restricciones o

De valor no nulo: un atributo no puede tomar un valor nulo en ninguna tupla.

o

De unicidad: un conjunto de atributos toma valores únicos en cada tupla.

•

Esquema relacional: conjunto de esquemas de relación de una BD.

•

Diagrama del esquema relacional: gráfico que representa el esquema relacional y que muestra: o

Nombre y atributos de cada tabla

o

Claves primarias (suelen aparecer subrayadas)

o

Claves foráneas y a qué atributos referencian.

o

Claves candidatas ( a menudo no se representan en el diagrama del esquema relacional).

REDES DE ORDENADORES Resumen 2020 ¿Cuál es el avance/invento más importante en los últimos 50 años? INTERNET Conceptos básicos: ¿Qué entendemos como una red de computadores? El concepto de red en informática se refiere a un conjunto de 2 o + dispositivos, los cuáles están conectados por un medio físico a través de una tarjeta de red. Esa conexión puede ser mediante cable o inalámbrica y su objetivo es compartir recursos e información. Componentes de una red: Las redes están compuestas por distintos dispositivos que colaboran entre ellos para compartir información entre el emisor y el receptor. Estos componentes se pueden clasificar en 3 tipos: •

Dispositivos finales (“hosts”) o

•

•

Workstations, servidores, portátiles, PCs de sobremesa, tablets, smartphones…

Dispositivos de interconexión, intermedios o elementos activos o

Facilitan el envío de información entre el origen y destino

o

Hubs, switches, routers, firewalls, puntos de acceso…

Elementos pasivos (medios de transmisión) o

Cable coaxial, fibra óptica, cable de par trenzado…

Clasificación por extensión: •

•

•

•

Redes de Área Personal (Personal Area Network, PAN): o

Definidas sobre áreas muy pequeñas. Su objetivo principal es comunicar dispositivos que se encuentran muy próximos entre ellos.

o

Tecnologías como bluetooth, infrarrojos…

Redes de Área Local (Local Area Network, LAN): o

Cubren área relativamente pequeña como una clase, un edificio, un campus…

o

Tecnologías como Ethernet, WiFi.

Redes de Área Metropolitana (Metropolitan Area Network, MAN): o

Están definidas sobre áreas similares a una metrópolis.

o

Tecnologías como WiMax.

Redes de Área Extensa (Wide Area Network, WAN): o

Cubren áreas muy amplias como regiones, provincias, países o incluso el mundo.

o

Tecnologías como ADSL, cable módem, GPRS, UMTS (solo de acceso) y SDH, DWDM (entre proveedores).

Clasificación según topología: •

Tipo bus

•

Tipo malla

•

Tipo estrella

•

Tipo anillo

•

Tipo árbol o snowflake

Modelo OSI: •

Un modelo es simplemente una simplificación de un objeto real.

•

El modelo OSI es una versión simplificada de las capas de red de comunicaciones.

•

Medios de transmisión: cable coaxial - RG58, cable de cobre de par trenzado – RJ45, fibra óptica, espectro radioeléctrico.

FÍSICO

o •

Espectro radioeléctrico: infrarrojo, microondas, onda corta, onda media, onda larga.

Tarjeta de red (Network Interface Card, NIC): o

Está directamente conectada al ordenador y proporciona un punto de conexión a la red.

o

Facilita la conexión física al medio de transmisión que puede ser cableado o inalámbrico.

o

Es el dispositivo responsable de crear y recibir la información en forma de señales adecuadas para llegar al siguiente dispositivo.

o

Las NICs envían y reciben datos binarios mediante impulsos eléctricos, pulsos luminosos u ondas de radio.

ENLACE •

•

Dirección MAC: o

Cada NIC tiene un identificador único como Dirección MAC (Media Access Control).

o

Las direcciones MAC son identificadores compuestos por 48 bits que se escriben en notación hexadecimal.

o

¿Cómo se transmiten los datos? Datagrama de nivel de enlace: ▪

Hay un encabezado que está compuesto por : FLAG START, MAC DESTINO, MAC ORIGEN, TIPO / LONGITUD.

▪

Datos

▪

Cola que está compuesta por CRC (Cyclic Redundancy Check) y Flag End.

Tecnologías de Red: Ethernet: o

¿Cómo es posible que los dispositivos de una red se entiendan entre ellos? ▪

Ethernet Standard (IEEE 802.3)

▪

Garantiza la compatibilidad de los dispositivos en una red.

▪

Las tarjetas de red Ethernet utilizan un método de control de acceso al medio conocido cómo: •

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect).

o •

Cada dispositivo en la red respecta estrictamente su turno para hablar, de tal forma que si un dispositivo quiere transmitir debe escuchar el medio hasta que ningún otro esté transmitiendo.

▪

A veces ocurren colisiones aun siendo muy cuidadosos y es necesario el detectarlas.

Existen 2 tipos: Legacy Ethernet y Ethernet conmutado.

Legacy Ethernet: o

La implementación + antigua de Ethernet centrada en resolver los problemas causados por el cable coaxial.

o

Una de las estaciones pone una trama en el cable y todas las demás reciben el mismo mensaje.

o

Cada estación se queda sólo con las tramas que la tienen a ella misma como destinataria.

o

DOMINIO DE COLISIÓN: Es el conjunto de dispositivos que comparten un medio físico para transmitir y, por tanto, compiten por él.

o

Dispositivos intermedios

o

o

•

▪

▪

Repetidor de red: permite superar las restricciones físicas establecidas por la atenuación de la señal en el medio.

▪

Hub o repetidor multipuerto: •

Repite y concentra las señales de tráfico de una red.

•

Recibe datos por un puerto y lo reenvía y regenera en el resto de los puertos.

Problemas sin resolver: ▪

Ni los repetidores ni los hubs procesan los datos. Sólo regeneran y sincronizan la señal.

▪

Ancho de banda compartido.

▪

Colisiones.

Solución: ▪

Creación de múltiples dominios de colisión.

▪

Dispositivos de red más avanzados: bridges y switches.

Ethernet Conmutada: o

Un puente o bridge es un dispositivo que interconecta redes y toma decisiones acerca del reenvío de las tramas. Para ello, utiliza las direcciones MAC como fuente de información.

o

Los bridges mantienen una tabla de direcciones que asocia una MAC de destino con el puerto físico donde se encuentra (Content-Addressable Memory Table, CAM Table).

o

Este proceso permite al bridge redirigir los datos sólo al puerto físico donde encontrará al destinatario (esta es la principal diferencia con el HUB) ▪

o

Se crean por tanto múltiples dominios de colisión (1 por cada puerto).

¿Cómo funciona? ▪

1.Actualizar la tabla de direcciones MAC •

Cuando recibe una trama en un puerto físico del bridge, se crea una nueva entrada en la tabla. Esa nueva entrada asocia MAC del origen con el número de puerto por el que se recibió.

▪

•

Así, el bridge sabrá el puerto en el que está ubicado si recibe una trama con destino ese disposi.

•

El bridge elimina de la tabla una MAC si no está activa durante un periodo limitado de tiempo (300 s.).

2.Envío de tramas: Buscar la MAC destino en la tabla •

Está en la lista, entonces la trama se envía sólo por el puerto que tiene asociado.

•

No está en la lista: la trama se reenvía por todos los puertos, excepto por el que se recibió.

•

o

Todos los dispositivos reciben la trama pero sólo la que tenga la MAC de destino responderá. Entonces el bridge podrá registrar el dispositivo como una nueva entrada de la tabla CAM.

o

Mientras que la entrada permanezca en la tabla, el bridge no volverá a inundar todos los puertos por tramas dirigidas a esa dirección MAC.

Problemas generados por el uso de bridges: o

Incremento de la latencia. Los bridges son habitualmente dispositivos lentso que tienen un retardo en el proceso de las tramas. ▪

Processado mediante software: sist. Operativo, acceso a memoria…

o

No permiten concentrar grandes cantidades de dispositivos. Esto se debe a que el número de puertos de este tipo de dispositivos es muy limitado.

o

SOLUCIÓN: SWITCHES O CONMUTADORES.

o

Un conmutador o switch es un dispositivo que interconecta redes de manera similar a como lo hace un bridge, pero es más rápido: Tabla Cam.

o

Principal diferencia: los switches realizan sus funciones mediante hardware mientras que los bridges las realizan mediante software. Esas funciones incluyen el aprendizaje de direcciones, la selección de puertos y la conmutación de tramas.

o

o

▪

Los switches son los dispositivos más habituales en la capa de acceso de las redes corporativas.

▪

Habitualmente, los switches tienen una densidad mayor de puertos que los bridges.

El escenario más habitual en una LAN actualmente: ▪

Hosts conectados a un switch

▪

Un único host por puerto.

Muchas de las tecnologías de acceso múltiple tienen algunos paquetes / tramas especiales denominados de difusión o broadcast. ▪

Uno de las características + importantes es q tienen dirección de destino MAC FF-FF-FFFF-FF-FF

▪

Estos paquetes son recibidos y procesados por todos los dispositivos en una red.

▪

Este tráfico es necesario para administrar la red y su flujo, por lo tanto no puede ser eliminado.

▪

o

El número de dispositivos en una red es proporcional a la cantidad de tráfico broadcast en la misma. Más dispositivos implican + tráfico de broadcast que afecta al rendimiento de la red en general y de los dispositivos en particular.

NECESARIO MANTENER EL TAMAÑO DE LOS DOMINIOS DE BROADCAST TAN PEQUEÑO COMO SE PUEDA.

RED •

•

Protocolo IP o

Direcciones MAC tienen una structura plana que no permite jerarquía.

o

Problema: las direcciones MAC no son escalables.

o

Se necesita algo para unificar las tecnologías subyacentes.

•

IP: Internet Protocol (IPv4)

Secuencias de 32 bits que identifican un dispositivo conectado a una red de forma no ambigua.

o

Jerarquía en las direcciones

o

Formada por 2 partes: ▪

ID de la red lógica (dominio de difusión)

▪

ID del host dentro de la red lógica.

Habitualmente se escriben en formato decimal separado por punto.

Funcionamiento IP ¿CÓMO ENVÍA DATOS UN DISP A OTRA RED? ▪

1.necesita una forma en la que con la IP identifique la LAN

▪

2.Permitir la interconexión de LANs mediante el router ofreciendo un sistema para usar las IPs para encaminar correctamente los paquetes.

▪

3.Dar a todos los hosts de una red un mecanismo para identificar si un paquete es para un dispositivo en la LAN o debe ser encaminado hacia otra red.

ID de Red en las direcciones IP o

•

▪

o

o

•

Se necesita definir un protocolo en la capa de red.

Direcciones IP

o •

▪

Las direcciones IP están compuestas por 2 partes: ID de red e ID de host. ▪

Todos los dispositivos de una red tienen el mismo ID de red.

▪

Para diferenciar los hosts en una red lógica se utiliza el ID de host o dirección local.

Interconexión o

Las LANs se organizan en redes + grandes, donde los routers son necesarios para administrar la comunicación entre ellas.

o

Los routers usan las direcciones IP para decidir el destino de un paquete.

o

Los routers necesitan tener una IP asignada en cada red a la que están directamente conectados.

Router

o

El dispositivo responsable de conectar 2 o más redes

o

Funciones principales:

o

▪

Escoger una ruta para los paquetes (enrutamiento).

▪

Transmitir los paquetes por el interfaz adecuado (conmutación)

Sobre las IPs, los routers escogen la interfaz de salida o la ruta para cada paquete en función de la IP de destino. ▪

Para conseguir este objetivo, los routers mantienen una tabla de enrutamiento en memoria, esta tabla contiene la información de todas las redes conocidas. Dicha tabla asocia ID de red con el interfaz donde se puede encontrar.

•

Clases de direcciones IPv4

•

Direccionamiento IPv4 o

o

•

•

Se introduce un 3er nivel en el espacio de direcciones IP. Los 3 niveles de direccionamiento son: ▪

Dirección de red: campo de longitud fija que identifica a la propia red en Internet. La longitud de es...