phần mở đầu và kết luận, đƣợc cấu trúc thành 4 chƣơng. Chƣơng I: Tổng quan về cơ sở dữ liệu. Chƣơng II: Các đặc trƣng của rừng và công tác quản lý lớp phủ rừng. Chƣơng III: Thiết kế cơ sở dữ liệu thông tin địa lý Chƣơng IV: Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý lớp phủ rừng tỉnh Quảng Ninh.
12 Bảo mật CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 1.1 Khái niệm chung về cơ sở dữ liệu 1.1 Cơ sở dữ liệu và hệ cơ sở dữ liệu Các tập dữ liệu chứa các thông tin có liên quan đến một cơ quan, một tổ chức, một chuyên ngành khoa học tự nhiên hoặc xã hội đƣợc lƣu trữ trong máy tính theo một quy định nào đó cho mục đích sử dụng, đƣợc gọi là cơ sở dữ liệu. Cơ sở dữ liệu là một bộ sƣu tập rất lớn về các loại dữ liệu tác nghiệp, bao gồm các bộ dữ liệu âm thanh, tiếng nói, chữ viết, văn bản, đồ họa, hình ảnh tĩnh hay động, …. Cấu trúc lƣu trữ dữ liệu tuân theo các quy tắc dựa trên lý thuyết toán học. Cơ sở dữ liệu phản ánh trung thực thế giới dữ liệu hiện thực khách quan.
Cơ sở dữ liệu đã có ảnh hƣởng rất lớn đến việc sử dụng máy tính. Có thể nói rằng cơ sở dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực có sử dụng máy tính nhƣ giáo dục, thƣơng mại, kỹ nghệ, khoa học, thƣ viện, …. Thuật ngữ cơ sở dữ liệu trở thành một thuật ngữ phổ dụng. Cơ sở dữ liệu là tài nguyên thông tin dùng chung cho nhiều ngƣời cùng sử dụng.
Bất kỳ ngƣời sử dụng nào trên mạng máy tính, tại các thiết bị đầu cuối, về nguyên tắc có quyền truy cập khai thác toàn bộ hay một phần dữ liệu theo chế độ trực tuyến hay tƣơng tác mà không phụ thuộc vào vị trí địa lý của ngƣời sử dụng với các tài nguyên đó. Cơ sở dữ liệu đƣợc các hệ ứng dụng khai thác bằng ngôn ngữ con dữ liệu hoặc bằng các chƣơng trình ứng dụng để xử lý, tìm kiếm, tra cứu, sửa đổi, bổ sung hay loại bỏ dữ liệu. Tìm kiếm và tra cứu thông tin là một trong những chức năng quan trọng và phổ biến nhất của dịch vụ cơ sở dữ liệu. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu (Database Management System - DBMS) là phần mềm điều khiển các chiến lƣợc truy cập cơ sở dữ liệu, là phần chƣơng trình để có thể xử lý, thay đổi dữ liệu.
Hệ quản trị cơ sở dữ liệu có nhiệm vụ rất quan trọng nhƣ một bộ diễn dịch với ngôn ngữ bậc cao nhằm giúp ngƣời sử dụng có thể dùng đƣợc hệ thống mà ít nhiều không cần quan tâm đến thuật toán chi tiết hoặc biểu diễn dữ liệu trong máy. Mục đích 13 Bảo mật chính của một hệ quản trị cơ sở dữ liệu là cung cấp một cách lƣu trữ và truy lục thông tin trong cơ sở dữ liệu sao cho vừa thuận tiện vừa hiệu quả. Các hệ quản trị cơ sở dữ liệu đƣợc thiết kế để quản lý một lƣợng lớn thông tin. Việc quản lý dữ liệu bao gồm cả việc định nghĩa các cấu trúc để lƣu giữ thông tin lẫn việc cung cấp các cơ chế để thao tác thông tin.
Ngoài ra, các hệ cơ sở dữ liệu phải đảm bảo đƣợc sự an toàn cho thông tin đƣợc lƣu trữ dù có trục trặc hệ thống hay có những truy xuất trái phép. Nếu dữ liệu phải chia sẻ cho nhiều ngƣời dùng chung thì phải tránh đƣợc các kết quả sai có thể xảy ra. Đối tƣợng nghiên cứu của cơ sở dữ liệu là các thực thể và mối quan hệ giữa các thực thể. Thực thể và mối quan hệ giữa các thực thể là hai đối tƣợng khác nhau về căn bản.
Mối quan hệ giữa các thực thể cũng là một loại thực thể đặc biệt. Dựa trên cơ sở lý thuyết đại số quan hệ để xây dựng các quan hệ chuẩn, khi kết nối không mất mát thông tin và khi biểu diễn dữ liệu là duy nhất. Dữ liệu đƣợc lƣu trữ trong bộ nhớ của máy tính không những phải tính đến yếu tố tối ƣu không gian lƣu trữ mà phải đảm bảo tính khách quan, trung thực của dữ liệu hiện thực.2 Kiến trúc một hệ cơ sở dữ liệu và tính độc lập của dữ liệu Một cơ sở dữ liệu có thể phân thành các mức khác nhau. Mô hình kiến trúc 3 lớp của cơ sở dữ liệu đƣợc phân thành: mức trong, mức mô hình dữ liệu (mức quan niệm) và mức ngoài.
Giữa các mức tồn tại các ánh xạ quan niệm trong và ánh xạ quan niệm ngoài. Trung tâm của hệ thống là mức quan niệm, tức là mức mô hình dữ liệu. Kiến trúc hệ cơ sở dữ liệu 14 Bảo mật Mô hình ngoài (mức khung nhìn) là nội dung thông tin của cơ sở dữ liệu dƣới cách nhìn của ngƣời sử dụng. Là nội dung thông tin của một phần dữ liệu tác nghiệp đƣợc một ngƣời hoặc một nhóm ngƣời sử dụng quan tâm.
Mô hình ngoài mô tả cách nhìn dữ liệu của ngƣời sử dụng và mỗi ngƣời sử dụng có cách nhìn dữ liệu khác nhau. Nhiều mô hình ngoài khác nhau có thể cùng tồn tại trong một hệ cơ sở dữ liệu, nghĩa là có nhiều ngƣời sử dụng chia sẻ chung một cơ sở dữ liệu. Mô hình dữ liệu (mô hình quan niệm): là cách nhìn dữ liệu một cách tổng quát của ngƣời sử dụng. Có rất nhiều cách nhìn dữ liệu ở mô hình ngoài, nhƣng chỉ có duy nhất một cách nhìn dữ liệu ở mức quan niệm.
Biểu diễn toàn bộ thông tin trong cơ sở dữ liệu là duy nhất. Mô hình dữ liệu là cách nhìn toàn bộ nội dung thông tin của cơ sở dữ liệu, sơ đồ quan niệm là định nghĩa của cách nhìn ấy, là bƣớc đi đầu tiên, quan trọng trong việc thiết kế và cài đặt các hệ cơ sở dữ liệu. Mô tả việc những dữ liệu nào đƣợc lƣu trong cơ sở dữ liệu và mối quan hệ tồn tại giữa các dữ liệu này. Mức quan niệm vì thế mô tả toàn bộ cơ sở dữ liệu theo một số ít cấu trúc tƣơng đối đơn giản, mặc dù bản cài đặt các cấu trúc đơn giản ở mức logic có thể chứa đựng các cấu trúc phức tạp ở mức vật lý.
Mô hình trong là mô hình lƣu trữ vật lý dữ liệu. Chỉ có một cách duy nhất và một cách biểu diễn cơ sở dữ liệu dƣới dạng lƣu trữ vật lý. Mô hình trong là cách biểu diễn cơ sở dữ liệu trừu tƣợng ở mức thấp nhất. Mức này mô tả việc dữ liệu thật sự đƣợc lƣu trữ nhƣ thế nào.
Ở mức vật lý, một mẫu tin có thể đƣợc mô tả nhƣ một khối các vị trí lƣu trữ nằm kế cận nhau. Trình biên dịch của ngôn ngữ che khuất không cho chúng ta thấy mức chi tiết này. Tƣơng tự, hệ thống cơ sở dữ liệu che khuất nhiều chi tiết lƣu trữ ở mức thấp nhất. Tuy nhiên, ngƣời quản trị cơ sở dữ liệu có thể biết đƣợc một số chi tiết tổ chức vật lý của dữ liệu.
Về tính độc lập của dữ liệu, chúng ta hãy xem hình 1.1, từ khung nhìn, tới cơ sở dữ liệu, khái niệm và cơ sở dữ liệu vật lý cho thấy có hai mức “độc lập dữ liệu”. Thứ nhất, lƣợc đồ vật lý có thể thay đổi do ngƣời quản trị cơ sở dữ liệu mà không cần thay đổi lƣợc đồ con. Việc tổ chức lại cơ sở dữ liệu vật lý (thay đổi các tổ chức, 15 Bảo mật cấu trúc dữ liệu trên các thiết bị nhớ thứ cấp) có thể làm thay đổi hiệu quả tính toán của các chƣơng trình ứng dụng nhƣng không đòi hỏi phải viết lại các chƣơng trình đó. Tính độc lập này gọi là độc lập dữ liệu mức vật lý.
Mối quan hệ giữa các khung nhìn và lƣợc đồ khái niệm cho thêm một loại độc lập nữa, gọi là độc lập dữ liệu mức quan niệm. Khi sử dụng một cơ sở dữ liệu, có thể cần thiết phải thay đổi lƣợc đồ khái niệm nhƣ thêm thông tin về các loại khác nhau của các thực thể hoặc bớt, xóa các thông tin về các thực thể đang tồn tại trong cơ sở dữ liệu. Việc thay đổi lƣợc đồ khái niệm không làm ảnh hƣởng tới các lƣợc đồ con đang tồn tại, do đó không cần thiết phải thay đổi các chƣơng trình ứng dụng. Vì thế, tính độc lập dữ liệu là mục tiêu chủ yếu của các hệ cơ sở dữ liệu.
Có thể định nghĩa tính độc lập dữ liệu là “tính bất biến của các hệ ứng dụng đối với các thay đổi trong cấu trúc lưu trữ và chiến lược truy nhập”.3 Thể hiện và lƣợc đồ của cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu thay đổi theo thời gian khi các thông tin đƣợc chèn thêm và đƣợc xóa bớt đi. Tập hợp các thông tin đƣợc lƣu trữ trong cơ sở dữ liệu tại một thời điểm cụ thể đƣợc gọi là một thể hiện của cơ sở dữ liệu. Bản thiết kế tổng thể của cơ sở dữ liệu đƣợc gọi lược đồ cơ sở dữ liệu. Các lƣợc đồ ít khi thay đổi nếu không nói là không thay đổi.
Các hệ cơ sở dữ liệu có nhiều lƣợc đồ, đƣợc phân chia dựa theo các mức trừu tƣợng hóa. Lƣợc đồ vật lý mô tả thiết kế cơ sở dữ liệu ở mức vật lý, lƣợc đồ khái niệm mô tả bản thiết kế cơ sở dữ liệu ở mức khái niệm. Một cơ sở dữ liệu cũng có thể có nhiều lƣợc đồ ở mức khung nhìn hay còn gọi là lƣợc đồ con, chúng mô tả những khung nhìn khác nhau của cơ sở dữ liệu. Cho đến nay, lƣợc đồ khái niệm đƣợc coi là lƣợc đồ quan trọng nhất nếu nói theo tác dụng của nó đối với các chƣơng trình ứng dụng.
Lƣợc đồ vật lý đƣợc che khuất bên dƣới lƣợc đồ khái niệm và thƣờng có thể thay đổi dễ dàng mà không làm ảnh hƣởng đến các chƣơng trình ứng dụng.4 Các mô hình của cơ sở dữ liệu Mô hình cơ sở dữ liệu sẽ làm nền tảng cho cấu trúc của một cơ sở dữ liệu, nghĩa là liên quan đến phƣơng pháp tổ chức dữ liệu trong một cơ sở dữ liệu khái niệm hoặc liên quan đến cấu trúc logic của dữ liệu trong một cơ sở dữ liệu. Trong đó, những mô hình cơ sở dữ liệu này thƣờng thông qua mô hình dữ liệu phân cấp, mô hình mạng, và cơ sở dữ liệu quan hệ.1 Mô hình phân cấp (Hierarchical Models) Mô hình phân cấp là sự kết hợp của nhiều cấp độ cơ bản có liên quan. Trong thực tế, nó là một cây theo thứ tự.