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UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP 1 UNIVERSIDAD PRIVADA TELESUP Prefacio La gestión de las bases de datos ha evolucionado desde una aplicación informática especializada hasta convertirse en parte esencial de los entornos informáticos modernos. Por tanto, el conocimiento acerca de los sistemas de bases de ...

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Prefacio

La gestión de las bases de datos ha evolucionado desde una aplicación informática especializada hasta convertirse en parte esencial de los entornos informáticos modernos. Por tanto, el conocimiento acerca de los sistemas de bases de datos se ha convertido en una parte imprescindible de la formación en informática. En este texto se presentan los conceptos fundamentales de la gestión de las bases de datos.

Comprende cuatro Unidades de Aprendizaje:

Unidad I: Administrador de Base de Datos. Unidad II: Base de Datos relacionados. Unidad III: Integridad y Seguridad de la Información. Unidad IV: Arquitectura, Análisis de BD, Y SQL.

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Estructura de los Contenidos

ADMINISTRADOR DE BASE DE

BASE DE DATOS RELACIONADOS

DATOS Sistemas de base de datos

Sistemas de información

Funciones del administrador de base de datos

Sistema gestor de base de datos

Modelo de datos

Manipulación de base de datos

INTEGRIDAD Y SEGURIDAD DE LA INFORMACIÓN

Estructura de un sistema de base de datos

ARQUITECTURA, ANÁLISIS DE BD Y SQL

Gestión de transacciones

Restricciones de los dominios

Arquitectura de los sistemas de base de datos

Privilegios en SQL

Análisis del diseño de la base de datos

Cifrado y autenticación

Oracle,DB2 de IBM, SQL server, ASE de SYbase

Consulta estructurado SQL

Diseño de base de datos relacionales

La competencia que el estudiante debe lograr al final de la asignatura es: “Reconocer, analizar, identificar las bases de datos, los sistemas gestores de bases de datos y las funciones de un administrador de base de datos”

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Índice del Contenido

I. PREFACIO II. DESARROLLO DE LOS CONTENIDOS UNIDAD DE APRENDIZAJE 1: ADMINISTRADOR DE BASE DE DATOS 1. Introducción a. Presentación y contextualización b. Competencia c. Capacidades d. Actitudes e. Ideas básicas y contenido 2. Desarrollo de los temas a. Tema 01: Sistemas de base de datos b. Tema 02: Sistemas de información c. Tema 03: Funciones del administrador de base de datos d. Tema 04: Sistema gestor de base de datos 3. Lecturas recomendadas 4. Actividades y ejercicios 5. Autoevaluación 6. Resumen UNIDAD DE APRENDIZAJE 2: BASE DE DATOS RELACIONADOS 1. Introducción a. Presentación y contextualización b. Competencia c. Capacidades d. Actitudes e. Ideas básicas y contenido 2. Desarrollo de los temas a. Tema 01: Modelo de datos b. Tema 02: Manipulación de Base de Datos c. Tema 03: Lenguaje de consulta estructurado SQL d. Tema 04: Diseño de base de datos relacionales 3. Lecturas recomendadas 4. Actividades 5. Autoevaluación 6. Resumen UNIDAD DE APRENDIZAJE 3: INTEGRIDAD Y SEGURIDAD DE LA INFORMACIÓN 1. Introducción a. Presentación y contextualización b. Competencia c. Capacidades d. Actitudes e. Ideas básicas y contenido 2. Desarrollo de los temas a. Tema 01: Estructura de un sistema de base de datos b. Tema 02: Restricciones de los dominios c. Tema 03: Privilegios en SQL d. Tema 04: Cifrado y autenticación 3. Lecturas recomendadas 4. Actividades 5. Autoevaluación 6. Resumen

02 03 - 143 05-34 06 06 06 06 06 06 07-33 07 14 22 27 34 34 35 37 38-76 39 39 39 39 39 39 40-71 40 47 54 64 72 72 74 76 77-105 78 78 78 78 78 78 79-101 79 84 90 96 102 102 103 105

UNIDAD DE APRENDIZAJE 4: ARQUITECTURA Y ANÁLISIS DE BASE DE DATOS 1. Introducción a. Presentación y contextualización b. Competencia c. Capacidades d. Actitudes e. Ideas básicas y contenido 2. Desarrollo de los temas a. Tema 01: Gestión de transacciones b. Tema 02: Arquitectura de los sistemas de base de datos c. Tema 03: Análisis del diseño de la base de datos d. Tema 04: Oracle,DB2 de IBM, SQL server, ASE de SYbase 3. Lecturas recomendadas 4. Actividades 5. Autoevaluación 6. Resumen III. GLOSARIO IV. FUENTES DE INFORMACIÓN V. SOLUCIONARIO

106-143 107 107 107 107 107 107 108-135 108 116 116 131 136 136 137 139 140 142 143

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Introducción

a) Presentación y contextualización Los temas que se tratan en la presente unidad temática, tiene por finalidad que el estudiante comprenda qué es una base de datos, los sistemas de información, las funciones de un administrador de base de datos y los conceptos sobre los sistemas gestores de bases de datos.

b) Competencia Analiza los sistemas de base de datos y reconoce

las funciones de un

administrador de base de datos.

c) Capacidades 1. Analiza la estructura de una base de datos. 2. Reconoce los sistemas de información. 3. Reconoce y analiza las funciones del administrador de base de datos. 4. Evalúa las funciones de los sistemas gestores de base de datos.

d) Actitudes  Valora las funciones del administrador de base de datos. Cumple sus actividades de aprendizaje a cabalidad, seleccionando información adecuada y pertinente.

 Reconoce la autoría de la información que utiliza en sus trabajos de investigación. Hace referencias bibliográficas en todos sus trabajos, imágenes, texto, etc.

e) Presentación de Ideas básicas y contenido esenciales de la Unidad: La Unidad de Aprendizaje 01: Administrador de Base de Datos, comprende el desarrollo de los siguientes temas: TEMA 01: Sistema de base de datos TEMA 02: Sistemas de información TEMA 03: Funciones del administrador de base de datos TEMA 04: Sistema gestor de base de datos

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Sistema de

Base

TEMA 1

de

Datos Competencia: Analizar la estructura de una base de datos.

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Desarrollo de los Temas

Tema 01: Sistema de Base de Datos BASE DE DATOS Una base de datos (cuya abreviatura es BD) es una entidad en la cual se pueden almacenar datos de manera estructurada, con la menor redundancia posible. Diferentes programas y diferentes usuarios deben poder utilizar estos datos.

¿Por qué utilizar una Base de Datos? Una base de datos proporciona a los usuarios el acceso a datos, que pueden visualizar, ingresar o actualizar, en concordancia con los derechos de acceso que se les hayan otorgado. Se convierte más útil a medida que la cantidad de datos almacenados crece. Una base de datos puede ser local, es decir que puede utilizarla solo un usuario en un equipo, o puede ser distribuida, es decir que la información se almacena en equipos remotos y se puede acceder a ella a través de una red. La principal ventaja de utilizar bases de datos es que múltiples usuarios pueden acceder a ellas al mismo tiempo. El objetivo de crear una base de datos es que las aplicaciones

puedan

acceder

a

los

datos

sin

necesidad de conocer exactamente cómo están almacenados los datos. Esto se consigue con un esquema

conocido

como

esquema

conceptual.

Cualquier desarrollador que conozca el esquema puede acceder a los datos desde cualquier aplicación.

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Un Sistema de Bases de Datos (SBD) es una serie de recursos para manejar grandes volúmenes de información.

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE BASE DE DATOS Los elementos de un sistema de base de datos son los mismos que los de un sistema de Información.

Hardware. Máquinas en las que se almacenan las bases de datos. Incorporan unidades de almacenamiento masivo para este fin.

Software. Es el sistema gestor de bases de datos. La aplicación que permite el manejo de la base de datos.

Datos. Incluyen los datos que se necesitan almacenar y los metadatos que son datos que sirven para describir lo que se almacena en la base de datos.

Usuarios. Personas que manipulan los datos del sistema.

Usuarios Finales. Aquellos que utilizan datos de la base de datos para su trabajo cotidiano que no tiene por qué tener que ver con la informática. Normalmente no utilizan la base de datos directamente, sino que utilizan aplicaciones creadas para ellos a fin de facilitar la manipulación de los datos.

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Desarrolladores. Analistas y programadores Encargados de generar aplicaciones para los usuarios finales.

Datos. Incluyen los datos que se necesitan almacenar y los metadatos que son datos que sirven para describir lo que se almacena en la base de datos.

Administradores. También llamados DBA (Data Base Administrador), se encargan de gestionar las bases de datos. Hay que tener en cuenta que las necesidades de los usuarios son muy diferentes en función del tipo de usuario que sean: a los Finales les interesa la facilidad de uso, a los Desarrolladores la potencia y flexibilidad de los lenguajes incorporados del sistema de Bases de datos, a los Administradores herramientas de gestión avanzada para la base de datos.

ESTRUCTURA DE UNA BASE DE DATOS La estructura de una base de datos hace referencia a los tipos de datos, los vínculos o relaciones y las restricciones que deben cumplir esos datos (integridad de datos y redundancia de datos). La estructura de una base de datos es diseñada o descrita empleando algún tipo de modelo de datos. Un ejemplo a modo de descripción de la estructura de una base de datos puede ser:

ALUMNO: Número de alumno (entero de 6 números), nombre (cadena de 30 caracteres), apellido (cadena de 30 caracteres), año de nacimiento (entero de 4 números), especialidad (entero de 3 números).

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ESPECIALIDAD: Número de especialidad (entero de 3 números), nombre de especialidad (cadena de 30 caracteres).

Las bases de datos están compuestas de datos y de metadatos. Los metadatos son datos que sirven para especificar la estructura de la base de datos, Por ejemplo qué tipo de datos se almacenan (si son texto o números o fechas), qué nombre se le da a cada dato (nombre, apellidos), cómo están agrupados, cómo se relacionan, de este modo se producen dos visiones de la base de datos:

Estructura lógica o conceptual: Indica la composición y distribución teórica de la base de datos. La estructura lógica sirve para que las aplicaciones puedan utilizar los elementos de la base de datos sin saber realmente cómo se están almacenando.

Estructura física: Es la estructura de los datos tan cual se almacenan en las unidades de disco. La correspondencia entre la estructura lógica y la física se almacena en la base de datos (en los metadatos).

Ejemplo de una estructura de base de datos

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NIVELES DE ABSTRACCIÓN DE UNA BASE DE DATOS En cualquier sistema de información se considera que se pueden observar los datos desde dos puntos vista. En un Sistema de ficheros, los usuarios ven los datos desde las aplicaciones creadas por los programadores. Esa vista pueden ser formularios, informes visuales o en papel, pero la realidad física de esos datos, tal cual se almacenan en los discos, no la ven. Esa Visión está reservada a los administrados. En el caso de los Sistemas de Base de datos, se añade una tercera vista, que es la vista conceptual. Esa vista se sitúa entre la física y la externa. Se habla pues en Bases de datos de la utilización de tres esquemas para representar los datos.

 ESQUEMA FÍSICO.

 ESQUEMA CONCEPTUAL.  ESQUEMA EXTERNO.

ESQUEMA FÍSICO Representa la forma en la que están almacenados los datos. Esta visión solo la requiere el administrador. Este la necesita para poder gestionar más eficientemente la base de datos. En este esquema es donde aparecen las unidades de disco, archivos y carpetas del Sistema.

ESQUEMA CONCEPTUAL Se trata de un esquema teórico de los datos en la que figuran organizados en estructuras reconocibles del mundo real y en el que también aparece la forma de relacionarse los datos. Esta estructura es utilizada por el desarrollador, para crear aplicaciones. Todas las aplicaciones que se crean sobre la base de datos utilizan este esquema. Realmente cuando se habla del diseño de la base de datos, se suele referir a este esquema. El esquema conceptual lo realiza el diseñador de la base de datos.

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Esquema EXTERNO. Se trata de la visión de los datos que poseen los usuarios finales. Esa visión es la que obtienen a través de las aplicaciones. Las aplicaciones creadas por los desarrolladores abstraen la realidad conceptual de modo que el usuario no conoce las relaciones entre los datos, como tampoco conoce todos los datos que realmente se almacenan. Realmente cada aplicación produce un esquema externo diferente (aunque algunos pueden coincidir) o vistas de usuario. El conjunto de todas las vistas de usuario es lo que se denomina esquema externo global.

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Sistemas

TEMA 2

de

Información Competencia:

Reconocer los sistemas de información.

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Tema 02: Sistemas de Información Un sistema de información es un conjunto de procedimientos ordenados que, al ser ejecutados, proporcionan información para apoyar la toma de decisiones y el control de la Institución. La información se define como una entidad tangible o intangible que permite reducir la incertidumbre acerca de algún estado o suceso.

TIPOS DE SISTEMAS DE INFORMACIÓN En la evolución de los sistemas de información ha habido dos puntos determinantes, que han formado los dos tipos fundamentales de sistemas de información.

o

Sistemas de información orientados al proceso.

o

Sistemas de información orientados a la base de datos.

Sistemas de información orientados al proceso En estos sistemas de información se crean diversas aplicaciones (software) para gestionar diferentes aspectos del sistema. Los datos de dichas aplicaciones se almacenan en archivos digitales dentro de las unidades de almacenamiento del ordenador. Cada programa almacena y utiliza sus propios datos de forma un tanto caótica. La ventaja que tenía este sistema, es que los procesos eran independientes por lo que la modificación de uno no afectaba al resto. Pero tuvo grandes inconvenientes:

Coste de almacenamiento elevado. Al almacenarse varias veces el mismo dato, se requiere más espacio en los discos. Luego se agotarán antes.

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Datos redundantes. Ya que se repiten continuamente

Probabilidad alta de inconsistencia en los datos. Ya que un proceso cambia sus datos y no el resto. Por lo que el mismo dato puede tener valores distintos según qué aplicación acceda a él.

Difícil modificación en los datos. Debido a la probabilidad de inconsistencia. Para que esta no exista, cada modificación se debe repetir en todas las copias del dato (algo que normalmente es imposible).

Tiempos de procesamiento elevados. Al no poder optimizar el espacio de almacenamiento. A estos sistemas se les llama sistemas de ficheros.

Sistemas de información orientados a la bases de datos: En este tipo de sistemas los datos se centralizan en una base de datos común a todas las aplicaciones. En esos sistemas los datos se almacenan en una única estructura lógica que es utilizable por las aplicaciones.

A continuación mencionamos algunas ventajas. 1. Integración de los datos Control sobre la redundancia de datos: Los sistemas de archivos almacenan varias copias de los mismos datos en archivos distintos. Esto hace que se desperdicie espacio de almacenamiento,

además

de

provocar

la

falta

de

consistencia de datos. En los sistemas de bases de datos todos estos archivos están integrados, por lo que no se almacenan varias copias de los mismos datos. Sin embargo, en una base de datos no se puede eliminar la redundancia completamente, ya que en ocasiones es necesaria para modelar las relaciones entre los datos, o bien es necesaria para mejorar las prestaciones.

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Consistencia de datos: Eliminando o controlando las redundancias de datos se reduce en gran medida el riesgo

de

que

haya inconsistencias. Si un dato está almacenado una sola vez, cualquier actualización se debe realizar solo una vez, y está disponible para todos los usuarios inmediatamente. Si un dato está duplicado y el sistema conoce esta redundancia, el propio sistema puede encargarse de garantizar que todas las copias se mantienen consistentes. Desgraciadamente, no todos los SGBD de hoy en día se encargan de mantener automáticamente la consistencia.

Más información sobre la misma cantidad de datos: Al estar todos los datos integrados, se puede extraer información adicional sobre los mismos. Compartición de datos: En los sistemas de archivos, los archivos pertenecen a las personas o a los departamentos que los utilizan. Pero en los sistemas de bases de datos, la base de datos pertenece a la empresa y puede ser compartida por todos los usuarios que estén autorizados. Además, las nuevas aplicaciones que se vayan creando pueden utilizar los datos de la base de datos existente.

Mantenimiento de estándares: Gracias a la integración es más fácil respetar los estándares necesarios, tanto los establecidos a nivel de la empresa como los nacionales e internacionales. Estos estándares pueden establecerse sobre el formato de los datos para facilitar su intercambio, pueden ser estándares de documentación, procedimientos de actualización y también reglas de acceso.

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2. Existencia de los Sistemas Gestores de Base de Datos (SGBD) Mejora en la integridad de datos: La integridad de la base de datos se refiere a la validez y la consistencia de los datos almacenados. Normalmente, la integridad se expresa mediante restricciones o reglas que no se pueden violar. Estas restricciones se pueden aplicar tanto a los datos, como a sus relaciones, y es el SGBD quien se debe encargar de mantenerlas.

Mejora en la seguridad: Los SGBD permiten mantener la seguridad mediante el establecimiento de claves para identificar al personal autorizado a utilizar la base

de datos. Las autorizaciones se pueden realizar a nivel de operaciones,

de modo que un usuario puede estar autorizado a consultar ciertos datos pero no a actualizarlos.

Mejora en la accesibilidad a los datos: Muchos SGBD proporcionan lenguajes de consultas o generadores de informes que permiten al usuario hacer cualquier tipo de consulta sobre los datos, sin que sea necesario que un programador escriba una aplicación que realice tal tarea.

Mejora en el mantenimiento gracias a la independencia de datos: Los SGBD separan las descripciones de los datos de las aplicaciones. Esto es lo que se conoce como independencia de datos, gracias a la cual se simplifica el mantenimiento de las aplicaciones que acceden a la base de datos.

Aumento de la concurrencia: La mayoría de los SGBD gestionan el acceso concurrente a la base de datos y garantizan que no ocurran problemas en el acceso de múltiples usuarios.

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Mejora en los servicios de copias...