Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет Прикладной математики и кибернетики
Программа дисциплины Системы управления базами данных
для направления 090102.65 «Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
Автор программы:
Белова Е.В., ebelova@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры Кибернетики «___»____________ 20 г
Зав. кафедрой Афанасьев В.Н.
Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________ 20 г
Председатель [Введите И.О. Фамилия]
Утверждена УС факультета Прикладной математики и кибернетики «___»_____________20 г.
Ученый секретарь [Введите И.О. Фамилия] ________________________ [подпись]
Москва, 2012
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
1
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
1
Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа учебной дисциплины устанавливает минимальные требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и отчетности.
Программа предназначена для преподавателей, ведущих данную дисциплину, учебных ассистентов и студентов направления 090102.65 «Компьютерная безопасность» подготовки специалистов, изучающих дисциплину «Системы управления базами данных».
Программа разработана в соответствии с:
 ФГОС для направления 090102.65 «Компьютерная безопасность» подготовки специалистов.
 Рабочим учебным планом университета по направлению подготовки 090102.65 «Компьютерная безопасность», утвержденным в 2012 г.
2
Цели освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «СУБД» является формирование устойчивых знаний в области
принципов построения СУБД, проектирования и эксплуатации информационных систем, использующих базы данных.
Слушатели изучают архитектуру и функциональные возможности современных СУБД, приобретают навыки в администрировании различных СУБД.
Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи дисциплины:
-
3
формирование у учащихся понимание роли систем баз данных в архитектуре корпоративных информационных систем
усвоение студентами общих принципов построения систем баз данных;
формирование представления о составе задач, выполняемых СУБД;
изучение теоретических основ реляционной модели данных;
освоение методов проектирования реляционных баз данных;
изучение основных операций языка SQL, формирование умений формулировать запросы
к реляционным базам данных;
получение практических навыков администрирования информационных систем средствами СУБД MS SQL Server.
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен:
 Знать:
- Назначение и состав систем баз данных.
- Основные функции СУБД в разных типах ИС
- Виды и назначение различных моделей данных.
- Представление модели «сущность-связь»
- Реляционную модель данных, ее нормальные формы.
- Основные операции реляционной алгебры.
- Язык SQL: алфавит, операции
- Понятие транзакции
- Функции администрирования СУБД
- Типы информационных систем, создаваемых на основе современных СУБД
 Уметь:
- применять системный подход к выявлению основных сущностей предметной области
- классифицировать сущности на сущности-справочники и сущности-события
2
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста

- по шагам строить ER-модель с использованием CASE-средств
- проектировать базы данных на основе реляционной модели данных
- формировать запросы на языке реляционной алгебры
- приводить модель БД к нормальным формам
- формировать запросы на SQL к реляционной базе данных
- формировать резервные копии БД и восстанавливать БД с резервных копий;
- настраивать полномочия пользователей ИС средствами СУБД
Иметь навыки (приобрести опыт)
- описывать предметную область с помощью E-R-модели
- реализовывать модель данных в реляционной СУБД MS SQL Server
- реализовывать запросы c использованием Query Analyzer MS SQL Server
- администрирования ИС средствами СУБД.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
Компетенция
Способность понимания
социальной значимости
своей будущей профессии, цели и смысла государственной службы,
обладает высокой мотивацией к выполнению
профессиональной деятельности в области
обеспечения информационной безопасности и
защиты интересов личности, общества и государства, готовность и
способность к активной
состязательной деятельности в условиях информационного противоборства
Способность к логически-правильному мышлению, обобщению, анализу, критическому
осмыслению информации, систематизации,
прогнозированию, постановке исследовательских задач и выбору путей их решения на основании принципов научного познания
Код по Дескрипторы – основные признаки
ФГОС/ освоения (показатели достижения
НИУ
результата)
Формы и методы обучения,
способствующие формированию и развитию компетенции
ОК-5
Демонстрирует
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
ОК-9
Демонстрирует, владеет, применяет
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
3
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
Компетенция
Способность понимать
сущность и значение
информации в развитии
современного общества,
применять достижения
современных информационных технологий для
поиска и обработки
больших объемов информации по профилю
деятельности в глобальных компьютерных системах, сетях, в библиотечных фондах и в иных
источниках информации
Способность использовать языки и системы
программирования, инструментальные средства для решения различных профессиональных, исследовательских
и прикладных задач
Способность проводить
обоснование и выбор
рационального решения
по уровню защищенности компьютерной системы с учетом заданных требований
Способность проводить
анализ проектных решений по обеспечению защищенности компьютерных систем
Способность оценивать
эффективность систем
защиты информации в
компьютерных системах
Способность принимать
участие в эксплуатации
программного обеспечения и программноаппаратных средств
обеспечения информационной безопасности
Код по Дескрипторы – основные признаки
ФГОС/ освоения (показатели достижения
НИУ
результата)
Формы и методы обучения,
способствующие формированию и развитию компетенции
ПК-3
Демонстрирует, владеет, применяет
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
ПК-9
Демонстрирует, владеет, применяет
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
ПК-19
Демонстрирует, владеет, применяет
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
ПК-23
Демонстрирует
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
ПК-29
Демонстрирует
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
ПК-35
Демонстрирует
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
Код по Дескрипторы – основные признаки
ФГОС/ освоения (показатели достижения
НИУ
результата)
Компетенция
компьютерных систем
Способность на основе
анализа применяемых
математических методов
и алгоритмов оценивать
эффективность средств
защиты информации
4
ПСК2.5
Демонстрирует
Формы и методы обучения,
способствующие формированию и развитию компетенции
Самостоятельная работа,
выполнение домашних и
контрольных работ
Место дисциплины в структуре образовательной программы
Настоящая дисциплина относится к циклу «Профессиональные дисциплины» и блоку дисциплин, обеспечивающих базовую подготовку.
Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах:
 Алгебра;
 Математическая логика и теория алгоритмов;
 Дискретная математика;
 Аппаратные средства вычислительной техники;
 Языки программирования.
Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими знаниями и
компетенциями:
 знать основы информатики и ИКТ;
 знать основы линейной алгебры;
 знать элементы математической логики;
 уметь использовать языки программирования.
Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении
следующих дисциплин:
 ОПД.Ф.0.1 Операционные системы
 ОПД.Ф.0.4 Системы и сети передачи информации
 ОПД.В.1.1 Интеллектуальные системы
 П.01 Производственная практика
5
Тематический план учебной дисциплины
№
Название раздела
1
Введение в системы баз данных.
Модели данных
Реляционные модели БД
Проектирование реляционных
БД Нормализация БД
Физическая структура БД
Функционирование БД в локальных сетях
2
3
4
5
6
Всего
часов
4
10
10
20
10
Аудиторные часы
СамостоПрактические ятельная
Лекции
работа
работы
0
2
2
2
2
2
2
2
6
6
6
12
2
2
2
6
4
6
5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Архитектура MS SQL Server
Язык SQL
Ограничения целостности БД
Восстановление данных в БД
Обеспечение
безопасности
средствами СУБД
Управление параллельной работой с БД
Средства СУБД MS SQL Server
для экспорта/импорта данных
Распределенные БД. Репликация.
Новые направления и технологии в области СУБД
Всего
12
24
8
8
2
6
2
2
2
8
12
4
4
4
2
4
6
2
4
4
2
6
2
2
2
8
2
2
12
10
2
6
150
34
4
34
82
Формы контроля знаний студентов
6
Тип контроля
Текущий
(10 неделя)
Текущий
(12 неделя)
Итоговый
6.1
Форма контроля
Контрольная
работа
Домашнее
задание
Экзамен
4 год
Кафедра
3 сем 4 сем
*
Кибернетики
*
Кибернетики
*
Кибернетики
Параметры
Письменная работа 80
минут
Срок выполнения 2 недели
Устный экзамен с решением задач
Критерии оценки знаний, навыков
Оценки по всем формам текущего контроля выставляются по 10-ти балльной шкале.
Для формирования практических навыков проектирования баз данных проводятся практические занятия и выполняются домашние задания. При этом студент должен продемонстрировать не
только уровень знаний, но и результаты самостоятельной работы: стремление к выполнению профессиональной деятельности (ОК-5), способность к поиску информации, использование для выполнения заданий знаний законов естественнонаучных дисциплин и компьютерных технологий (ОК-9).
Основной целью проведения практических занятий является знакомство студентов с архитектурой современных СУБД, а также приобретение опыта практической реализации БД средствами MS SQL Server, а также формирования и выполнения запросов на языке SQL (ПК-9). При выполнении домашнего задания закрепляются навыки анализа требований к данным, проектирования
БД для решения прикладных задач с помощью ЭВМ (ПК-23, ПСК-2.5).
С целью текущего контроля успеваемости предусмотрено проведение контрольной работы.
Оценка за домашнее задание учитывает:
 Насколько точно студент выполнил задание в соответствии с условиями задачи;
 Степень и полноту усвоенных навыков работы со средствами проектирования БД, а также
средствами администрирования СУБД MS SQL Server;
 Насколько студент правильно и аргументировано ответил на все вопросы при обсуждении
выполненного задания;
6
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста

6.2
Качество оформления отчета по решению поставленной задачи.
Порядок формирования оценок по дисциплине
Ниже приведена таблица формирования оценки по курсу:
7
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
Накопленная оценка за семестр
Итоговая оценка за экзамен
Результирующая оценка за дисциплину
(выставляется в диплом)
Выставление оценки за итоговый
контроль (экзамен) в 10 балльной
системе
Орезульт = 0,2*Оитог.контроль + 0,8*Онакопленная
Оитог.контроль
Орезультирующая Итог*
Текущий контроль
Выставление оценки в 10балльной системе по контрольной
работе (Ок/р) и домашнему заданию
(Одз))
Расчет оценки за текущий контроль
Отекущий = 0.5·Ок/р + 2*(0.25·Одз )
Онакопленная
8
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
7
Содержание дисциплины
№ не- Тема лекционных занятий
дели
1
Раздел 1
1.1. Понятие системы баз данных, требования к системам баз
данных их преимущества.
1.2. Компоненты системы баз
данных: база данных, СУБД,
языковые средства систем БД,
организационно-методические
средства систем БД.
1.3. Пользователи систем БД.
Категории пользователей.
Функции пользователей систем
БД.
1.4. Классификация систем БД:
классификация БД, классификация СУБД.
2
Раздел 2
2.1.Модели данных: логические
модели данных, физические модели данных.
2.2. Модели "Сущность - Отношение". Сущность, множество
сущностей. Атрибуты. Отношение, множество отношений.
Схемы отношений. Ключи.
3
4,5
Раздел 3
3.1. Структура реляционных БД.
3.2. Реляционная алгебра, операции над отношениями.
3.3. Модификация БД, операции.
Раздел 4
Проектирование БД: определение бизнес-сущностей и отношений. Этапы проектирования
БД. Аномалии модификации
БД. Нормализация БД.
Практические занятия
Проверочные работы
Занятие 1
Анализ предметной области. Выявление бизнес-сущностей
Формирование отношений между сущностями
Построение E-R- диаграмм.
Занятие 2
Алгоритм перехода от ER- модели к реляционной модели. Операции
реляционной алгебры.
Домашнее задание
№1
1. Построить E-R
диаграмму в заданных моделях информационных систем.
2. Представить E-Rмодель в реляционном виде (в виде
таблиц)
Занятие 3
Домашнее задание
Операции модификации №2
БД в реляционной алгеб- 1. Сформулировать
ре. Примеры
запросы на языке
Примеры возникновения реляционной алгебаномальных
ситуаций ры к построенным
при модификации БД.
моделям БД
Занятие 4
9
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
6
7
Раздел 5
5.1. Организация файлов.
5.2. Организация записей и блоков.
5.3. Хранение отношений.
5.4. Управление буферами.
5.5. Индексирование
Раздел 6
6.1. Основные понятия. Открытые системы.
6.2. Технология и модели “клиент-сервер”.
6.3. Особенности работы с БД в
многопользовательском режиме. Принципы взаимодействия
между клиентскими и серверными частями. Требования к
аппаратным возможностям и
базовому программному обеспечению клиентов и серверов.
1, 2 и 3 нормальные
формы.
Занятие 5
Нормальная форма Бойса-Кодда. Денормализация отношений.
Занятие 6
Структура хранения
данных в дисковой памяти. Поиск данных. Индексы
8
Раздел 7
7.1. Принципы построения и
состав современных коммерческих СУБД.
7.2. Классификация современных СУБД
7.3. СУБД MS SQL Server
Занятие 7
Структура и основные
функции СУБД MS SQL
Server
9,10
Раздел 8
8.1. Основные понятия языка
(алфавит, идентификаторы,
константы и т.д.)
8.2. Язык манипулирования
данными в SQL.
8.3. Язык определения данных в
SQL.
8.4. Определение ограничений
целостности.
8.5. Определение привилегий.
Занятие 8
Оператор Select. Примеры использования в запросах.
Занятие 9
Операторы Insert,
Update, Delete. Примеры.
Занятие 10
Создание объектов БД
средствами SQL. Средства поддержания целостности БД
Занятие 11
Транзакции. Целост-
11
Раздел 9
9.1 Транзакции и целостность
Раздел 4
Контрольная работа
Приведение БД к
нормальной форме
(2 часа)
10
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
12
13
14
15,16
8
баз данных.
9.2 Изолированность пользователей.
Раздел 10
10.1 Журнализация и буферизация.
10.2 Восстановление после
сбоя.
Раздел 11
11.1 Уровни безопасности БД
11.2 Полномочия пользователей
11.3 Права доступа к данным
Раздел 12
12.1 Параллельная работа пользователей с БД
12.2. Блокировки
Раздел 13
9.1. Средства экспорта/импорта
языка SQL
9.2 Утилита массового копирования bcp
9.3. Средства экспорта/импорта
DTS в СУБД MS SQL Server
17
Раздел 14
14.1 Тиражирование данных
14.2 Модели репликации
18
Раздел 15
OLTP и OLAP технологии.
GRID архитектура. Cloud computing. Машины баз данных.
ность данных. Примеры.
Занятие 12
Формирование бэкапа
БД и восстановление с
бэкапа в СУБД MS SQL
Server. Примеры
Занятие 13
Настройка прав пользователей в СУБД MS SQL
Server. Примеры
Занятие 14
Экспорт/импорт данных
с использованием
bcp.exe. Примеры.
Занятие 15
Экспорт/импорт данных
с использованием DTS.
Формирование плана загрузки/выгрузки данных.
Занятие 16, 17
Настройка механизма
репликации в СУБД MS
SQL Server. Примеры
Образовательные технологии
В учебном процессе, помимо чтения лекций, которые составляют 50% аудиторных занятий,
широко используются интерактивные формы (обсуждение отдельных разделов дисциплины, защита
домашних заданий). В сочетании с внеаудиторной самостоятельной работой это способствует формированию и развитию как общекультурных, так и профессиональных компетенций.
Для закрепления и проверки знаний студентов по наиболее важным разделам курса проводятся контрольные работы.
При проведении промежуточного и итогового контроля особое внимание обращается на
умение решать задачи, поэтому билеты содержат не только теоретические вопросы, но и задачи.
11
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
9
Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
Тематика заданий текущего контроля
Текущий контроль складывается из оценивания выполнения и защиты контрольных и лабораторных работ. Перечень тем лабораторных и контрольных работ, а также домашних заданий приведен в разделе 7 данной программы.
9.1
9.2
Вопросы для оценки качества освоения дисциплины
1. Понятие систем БД. Состав систем БД.
2. Структура реляционных СУБД
3. Логические модели данных
4. Физические модели данных.
5. Модели "Сущность - Отношение".
6. Основные понятия реляционной алгебры
7. Операции в реляционной алгебре
8. Модификация БД, операции
9. Нормализация отношений, нормализованные формы
10. Физическая организация БД
11. Индексирование. Хэширование.
12. Технология и модели “клиент-сервер”.
13. Модели «клиент-сервер».
14. Назначение и структура СУБД MS SQL Server
15. Основные понятия языка SQL (алфавит, идентификаторы, константы и т.д.)
16. Основные объекты БД в MS SQL Server
17. Язык манипулирования данными в SQL.
18. Операция Select
19. Операции добавления, модификации и удаления данных
20. Язык определения данных в SQL.
21. Операции создания таблиц, индексов в SQL.
12
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
22. Определение ограничений целостности в SQL.
23. Средства связи с внешними объектами в MS SQL Server
24. Особенности работы с БД в многопользовательском режиме (блокировки)
25. Разграничение прав доступа в SQL
26. Репликация в MS SQL Server
27. Архивирование и восстановление данных в MS SQL Server
28. Особенности современных промышленных СУБД
10 Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
10.1 Основная литература
1. Дейт К. Введение в системы баз данных: пер с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс»,
2000.
2. Хансен Г., Хансен Дж. Базы данных: разработка и управление: Пер с англ. – М.: Издательский дом БИНОМ, 1999.
3. Васкевич Д. Стратегии клиент/сервер. Руководство по выживанию для специалистов по реорганизации бизнеса. – К.: Диалектика, 1996.
4. Грабер М. Введение в SQL: Пер. с англ. – М., ЛОРИ, 1996.
5. .Гарсиа-Молина Г., Ульман Д., Уидом Д. Системы баз данных. Полный курс.: Пер. с англ.: М.: Вильямс, 2003.
6. Конноли Т., Бегг К.. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и
практика. 3-е издание.: Пер. с англ.: - М.: Вильямс, 2003.
7. Маклаков С.В. Создание информационных систем с AllFusion Modelling Suite. М.Интерфейс, 2006. – 232 с.
8. Ривкин М. Коммерческие СУБД: эволюция или революция //Открытые системы, 2009, N 2
9. Материалы интернет сайтов ·www.citforum.ru, IBM Rational Software (www.rational.com), Oracle (www.oracle.com)
10.2 Дополнительная литература
1. Буч Г., Рамбо Дж., Джекобсон А. Язык UML. Руководство пользователя.: Пер. с англ. – М.:
ДМК, 2000.
2. Инмон У., Фридман Л. Методология экспертной оценки проектных решений для систем с
базами данных: Пер. с англ. -- М.: Финансы и статистика, 1986.
3. Мюллер Р. Базы данных и UML. Проектирование.: Пер. с англ.: - М.: ЛОРИ, 2002.
4. Нейбург Э. Дж., Максимчук Р.А. Проектирование баз данных с помощью UML.: Пер. с англ.:
- М.: Вильямс, 2002.
10.3 Программные средства
Для успешного освоения дисциплины, студент использует следующие программные средства:
 Windows 2000/NT/XP,
 Microsoft Office 2003
13
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа дисциплины «Системы управления базами данных» для направления 090102.65
«Компьютерная безопасность» подготовки специалиста
 Microsoft Office PowerPoint 2003,
 MS SQL Server 2000,
11 Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для успешного освоения дисциплины необходимо следующее материально-техническое
обеспечение:
 Дисплейный класс, оборудованный современными персональными компьютерами
 Интерактивная доска и/или проектор с экраном.
14