数据库原理及应用系列笔记之数据库安全与完整性约束

Security and Integrity Constraints of Database

• 数据库安全与完整性约束

概述

数据库的安全

数据库数据被破坏的原因

• 系统的软硬件故障 【DBMS的恢复机制】
• 很多用户的并发访问控制不当 【DBMS的并发控制】
• 人为破坏 【数据库的安全性】
• 数据库输入的数据不正确 【数据库的完整性约束】

保证数据库数据安全的措施

• 利用视图和查询修改

• 访问控制

  • 对用户进行分类来给不同的权限
    • 普通用户
    • DBA
    • 有资源特权的用户

• 用户标识和用户认证

  • 每个用户有一个用户标识
  • 通过password进行用户认证

• 授权【权限检查】

  • 例子

    • GRANT CONNECT TO JOHN IDENTIFIED BY jjjjj;//在数据库建立一个用户JOHN，password为jjjjj
      GRANT SELECT ON TABLE S TO U1 WITH GRANT OPTION;//对数据对象进行授权，U1的用户可对S表做select操作，with grant option是运行权力转授
      

• role【角色机制】

  • 通过该方法提高权限控制

• 数据加密

  • 加密后存储【密码学】
  • 代价：加密解密影响效率

• 审计追踪

  • 结合数据库日志，可以在关注的对象上添加审计追踪，会记录该对象上进行的操作

统计数据库的安全

• 实际应用中一些统计结果可以给所有人看，但个体数据不可公开的情况
• 防止合法用户通过合法查询经过推算得到他不可得的隐私数据
• 统计数据库的安全难以保证：因为有个体追踪器和通用追踪器，而数据库不可能检查每一条谓词

个体追踪器

• 如果谓词P=P1 and p2 ,在一个关系中只有一条元组满足

• SET（p） = SET(p1 and p2) = SET(p1) - SET(p1 and not p2)

• 只能追踪一个元组

通用追踪器

• 找到一个谓词T满足：
  • 2b<=|SET(T)|<=(n-2b),b
  • n为表的总元组数
• 如果只有一个元组R谓词p，那么：
  • SET§ = SET(p or T) union all SET(p or not T) - SET(T) - SET(not T)

完整性约束

• 完整性约束就是规则，一张表内所有元组都要满足的条件就是完整性约束
• 保证所有进入数据库的数据都是干净的
• 可以在建立表的时候家伙是那个CHECK语句表明约束

静态约束

• 数据模型固有的约束：

  • 关系模型中的一范式

• 隐含约束

  • 数据库表的模式定义里面的约束
    • 如：域约束、主键约束、外键约束【引用完整性约束】

• 显示约束

  • 通过断言ASSERTION

    • ASSERT balanceCons【断言名字】 ON account【表名】 :balance>=0 【要求满足的属性条件】
      

  • 通过应用程序，不满足条件的数据不接受

动态约束

• 数据库在状态转换中要满足的约束叫做动态约束

数据库的更新与引用完整性

数据库的更新

• 当有外键映射关系的两张表发生增删改操作时，数据库要做检查

增

• 当要在外键的表中增加元组时，要在主键的表进行检查，是否有对应的，若没有就报错

删

• 如果要删除主键的表的某条元组时，要检查外键的表内是否有对应的值，如果查询结果为空，那么可以删，如果不为空的话，数据库会提供两种情况【由用户在定义表的时候决定】：
  • 报错【默认】
  • 级联删除
    • 主键的表和外键的表的对应元组一同删除

更新

• 想对外键表内已有的元组做更新，要检查要修改的新址是否在主键的表内有，如果有就能更新，如果没有就报错
• 向对主键表内已有的元组做更新，要检查外键的表内是否有对应的值，如果查询结果为空，那么可以修改，如果不为空的话，数据库会提供两种选择【由用户在定义表的时候决定】：
  • 报错【默认】
  • 级联更新
    • 主键的表和外键的表的对应元组一同更改

针对单个表的约束

• 要求该表的级别的属性的值为大于等于1，小于等于10的整数

CREATE TABLE Sailors(
	sid INTEGER,
	sname CHAR(10),
	rating INTEGER,
	age REAL,
	PRIMARY KEY(sid),
	CHECK(rating>=1 AND rating<=10));

针对多个表的约束

• 要求水手数和船的数的和要小于100

CREATE TABLE Sailors (
	sid INTEGER,
	sname CHAR(10),
	age REAL,
	PRIMARY KEY(sid),
	CHECK(
	(SELECT COUNT(S.sid) FROM Sailors S)
	+(SELECT COUNT(B.bid) FROM Boats B)<100);//这样查询，如果长时间在船的表添加，而不往水手的表内添加的话就无法进行合理查询，当涉及多个表的约束要使用断言更好

• 只在该表进行查、删、改操作时才执行CHECK的检查

触发器

• 主动数据库：能对数据库采取一些主动的动作。

  • 数据库的主动依赖于规则
    • 规则：ECA规则，E为事件、C为条件、A为动作。即当事件A发生，且条件C满足时，采取A动作

• 触发器就是ECA规则

• 不同数据库的实现方法不同

• 例子：当在水手的表插入的水手年龄小于等于18时，同时向年轻水手的表内也插入

  • CREATE TRIGGER youngerSailorUptate //触发器名字
    AFTER【触发时机】 INSERT ON SAILORS
    REFERENCING NEW TABLE NewSailors 【对水手表新插入的元组看出一张表】
    FOR EACH STATEMENT
    INSERT  
    	INTO YoungSailors(sid,name,age,rating)
    	SELECT sid,name,age,rating
    	FROM NewSailors N
    	WHERE N.age <=18;
    
    

触发器的执行策略

• 立即执行【常用】
  • 当事件发生时立刻去检查条件是否满足
• 延迟执行
  • 等事务要提交时执行
• 分离执行
  • 把ECA规则中的动作单独作为一个事务，作为原来事务的衍生事务

触发器的连锁触发问题

• 当触发器的动作内也有触发器产生连锁触发
• 连锁触发可能产生环路：类似递归中的无限递归

避免连锁触发

• 构造触发图
• 对连锁触发的次数进行限制

为了实现ECA

• 松耦合
• 紧耦合
• 嵌套方法