SQL语言与数据库完整性和安全性

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哈工大 数据库系统（上）：模型与语言

数据库完整性概念及分类

数据库完整性

• 数据库完整性(DB Integrity)是指DBMS应保证的DB的一种特性——在任何情况下的正确性、有效性和一致性
• 关系模型的完整性要求：实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性
• 数据库完整性管理的作用
  • 防止和避免数据库中不合理数据的出现
  • DBMS应尽可能地自动防止DB中语义不合理现象
• DBMS怎样自动保证完整性
  • DBMS允许用户定义一些完整性约束规则(用SQL-DDL来定义)
  • 当有DB更新操作时，DBMS自动按照完整性约束条件进行检查，以确保更新操作符合语义完整性
• 完整性约束条件
  • $IntegrityConstraint::=(O，P，A，R)$
  • O：数据集合，约束的对象，如列、元组、元组集合
  • P：谓词条件，即什么样的约束
  • A：触发条件，即什么时候检查
  • R：响应动作，即不满足时怎么办

数据库完整性分类

• 按约束对象
  • 域完整性约束条件：对列的约束
  • 关系完整性约束条件：对元组的约束
• 按约束来源分类
  • 结构约束（来自模型的约束）
    • 函数依赖约束
    • 主键约束(实体完整性)
    • 外键约束(参照完整性)
    • 是否允许空值
  • 内容约束 （来自用户的约束）
    • 用户自定义完整性约束
    • 元组或属性的取值范围
• 按约束状态分类
  • 静态约束：要求DB在任一时候均应满足的约束
  • 动态约束：要求DB从一状态变为另一状态时应满足的约束

SQL语言实现数据库的静态完整性

Create Table

• Create Table有三种功能：定义关系模式、定义完整性约束和定义物理存储特性
• Create Table语法

CREATE TABLE tablename
( ( colname datatype [ DEFAULT { default_constant | NULL} ]
[ col_constr {col_constr. . .} ]
| , table_constr
{
    , { colname datatype [DEFAULT { default_constant | NULL} ]
[col_constr {col_constr. . .} ]
| , table_constr }
. . . } );

• 列约束

示例：

Create Table Student 
( 	S# char(8) not null unique, 
	Sname char(10), 
	Ssex char(2) constraint ctssex check (Ssex=‘男’ or 
	Ssex=‘女’), 
	Sage integer check (Sage>=1 and Sage<150), 
	D# char(2) references Dept(D#) on delete cascade, 
	Sclass char(6) );

• 表约束

示例：

Create Table Course 
( C# char(3) , 
Cname char(12), 
Chours integer, 
Credit float(1) constraint ctcredit check (Credit >=0.0 and Credit<=5.0), 
T# char(3) references Teacher(T#) on delete cascade, 
primary key(C#),
constraint ctcc check(Chours/Credit = 20) );

• 追加或撤销约束

断言ASSERTION

• 语法：

CREATE ASSERTION CHECK

• 当一个断言创建后，系统将检测其有效性，并在每一次更新中测试更新是否违反该断言
• 断言测试增加了数据库维护的负担，要小心使用复杂的断言
• 示例：每笔贷款,要求至少一位借款者账户中存有最低数目的余额，例如1000元

create assertion balance_constraint check
(not exists (
select * from loan 
where not exists ( 
select * from borrower, depositor, account
where loan.loan_number = borrower.loan_number
and borrower.customer_name = depositor.customer_name
and depositor.account_number = account.account_number
and account.balance >= 1000)))

SQL语言实现数据库的动态完整性

触发器Trigger

• Trigger是一种过程完整性约束(相比之下，Create Table中定义的都是非过程性约束),是一段程序，该程序可以在特定的时刻被自动触发执行，比如在一次更新操作之前执行，或在更新操作之后执行

• 语法

• 示例：设计一个触发器当进行Teacher表更新元组时, 使其工资只能升不能降

create trigger teacher_chgsal before update of salary on teacher
referencing new x, old y
for each row when (x.salary < y.salary)
begin
raise_application_error(-20003, 'invalid salary on update'); 
//此条语句为Oracle的错误处理函数
end;

数据库安全性

数据库安全性的概念

• 数据库安全性：指DBMS应该保证的数据库的一种特性(机制或手段)：免受非法、非授权用户的使用、泄漏、更改或破坏

• DBMS的安全机制
  • 自主安全性机制：存取控制(AccessControl):通过权限在用户之间的传递，使用户自主管理数据库安全性
  • 强制安全性机制：通过对数据和用户强制分类，使得不同类别用户能够访问不同类别的数据
  • 推断控制机制
    • 防止通过历史信息，推断出不该被其知道的信息
    • 防止通过公开信息(通常是一些聚集信息)推断出私密信息(个体信息)
  • 数据加密存储机制

数据库自主安全性机制

• 自主安全性机制

  • 通常情况下，自主安全性是通过授权机制来实现的
  • 用户在使用数据库前必须由DBA处获得一个账户，并由DBA授予该账户定的权限，该账户的用户依据其所拥有的权限对数据库进行操作; 同时，该帐户用户也可将其所拥有的权利转授给其他的用户(账户)，由此实现权限在用户之间的传播和控制

• 数据库自主安全性访问规则

  • DBMS将权利和用户(账户)结合在一起，形成一个访问规则表，依据该规则表可以实现对数据库的安全性控制
  • 访问规则：$AccessRule::=(S,O,t,P)$
    • S: 请求主体(用户)
    • O: 访问对象,即属性/字段、记录/元组、关系、数据库
    • t: 访问权利，即创建、增、删、改、查
    • P: 谓词，即拥有权利需满足的条件

• 自主安全性的实现方式

  • 存储矩阵

  

  • 视图

数据库强制安全性机制

• 强制安全性通过对数据对象进行安全性分级，同时对用户也进行上述的安全性分级，从而强制实现不同级别用户访问不同级别数据的一种机制

• 访问规则
  • 用户S, 不能读取数据对象O, 除非Level(S)>=Level(O)
  • 用户S, 不能写数据对象, 除非Level(S)<=Level(O)（因为高级别的用户写了之后，低级别的用户就没有了访问权限）

SQL语言实现数据库自主安全性

• 数据库安全性控制是属于DCL范畴

• SQL语句对应权限（级别高的权利自动包含级别低的权利）

  • 级别1：Select : 读
  • 级别2：更新
    • Insert
    • Update
    • Delete
  • 级别3：创建
    • Create
    • Alter
    • Drop

• SQL-DCL的命令及其应用

  • 授权命令

  
  示例 >

  • 收回授权命令