第六章 数据库完整性和安全性

• 基本内容

• 安全性；完整性；数据库恢复技术；SQL Server的数据恢复机制；

  • 完整性
    • 实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性
  • 安全性
    • 身份验证
    • 权限控制
    • 事务日志，审计
    • 数据加密
  • 数据库恢复
    • 冗余技术恢复，数据转储和登记日志
    • 检查点恢复，检查点和重启动文件
    • 数据库镜像
• 完整性，

• 数据库完整性就是保证数据库中的数据的正确性和一致性，防止数据库中出现不符合要求的数据

  • 实现完整性

  • 约束、默认、规则、触发器、存储过程

  • 违反完整性
    • 当操作违反实体和用户自定义完整性时，一般DBMS都拒绝执行操作
    • 当操作违反参照完整性时
      • 拒绝执行
      • 级联执行，将所有表一起更新
      • 置空值
  • 约束
    • 表级约束

    • 若干元组间以及关系之间联系的数据约束。例如：选课表中，每个人最多能选 10 门课；学生表中，学生的学号必须唯一；选课表中的学号和课程号必须在学生表和课程表中存在。

    • 元组级约束

    • 同一个元组属性之间必须满足的约束条件。如学生表中年龄属性的值应该等于当前日期减去出生日期。

    • 属性级约束

    • 针对列的类型、取值范围、精度、排序等而制定的约束条件。例如：性别只能是‘男’或‘女’。

    • 常用约束
      • primary key主码，
      • foreign key外码，
      • （not） null非空
      • unique唯一性
      • check检查
        • 使用时，例如check （sex in （''男,‘女’））
        • CHECK(SNO LIKE '[1-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9][0-9]')

        • 确保学号是八位有效数字，还可以根据特定学院缩小范围

      • default默认，例如创建表时设置属性 sex default '男'
  • 规则

  • 数据库对存储在表的列或用户自定义数据类型中的值的规定和限制 自定义数据类型 sp_addtype int

    • 规则只有绑定到列或者用户定义数据类型时才起作用。
    • 规则是作为一个独立的数据库对象存在，表中每列或者每个用户定义数据类型只能和一个规则绑定。
    • 创建规则
      • CREATE **RULE** rule_name AS condition_expression
    • 绑定规则可以通过 sp_bindrule 存储过程实现
      • exec sp_bindrule 'rule_name','属性列'

      • sp_addtype增加用户自定义变量

    • 解除规则
      • exec sp_unbindrule '属性列'
      • drop **rule** rule_name
• 安全性， @面试

• 安全性是指保护数据库以防不合法的使用造成数据的泄露、更改或破坏，确保只有授权的用户使用数据库中数据和执行操作

  • 措施： 数据加密，权限控制，审计日志，身份鉴别

  • @面试

  • 安全级别

    • A1，B3，B2，B1，C2，C1，D

  • 角色

  • 每次单独设置用户的权限麻烦，SQL提供了角色的用户分组，将具有相同权限的角色分配到一个组中

    • 服务器角色

      • 由服务器账户组成的组，根据对服务器的管理任务以及这些任务的相对的重要性等级把具有sql server管理职能的用户划分到服务器角色组
      • 固定服务器角色：sysadmin，serveradmin，diskadmin，processadmin，securityadmin，setupadmin，dbcreator和 bulkadmin

    • 数据库角色

    • 由数据库成员组成的组

      • 固定的数据库角色
      • 

    • 一个用户可以属于同一个数据库中的多个角色

    • 创建角色

    • create role role_name

    • 为角色添加成员，使用系统存储过程，

    • sp_addrolemember 'role_name'

  • 授权粒度

  • 可以定义的数据对象的范围，如果粒度越细，可以定义的数据对象范围越小，授权系统就越灵活

    • 关系数据库中的粒度：数据库、表、列、行

  • 授权操作

  • grant 权限名称/角色名称 on 对象 对象名称 to user_name 【with grant option权限可以传递】

  • 回收权限

  • revoke 权限名称 on 对象 对象名称 from user_name【cascade | restrict】

  • 权限类别

    • 对象权限
      • 对特定的安全对象（表、视图、列、存储过程、函数）的操作权限
      • 如select，update，insert，delete，execute，references。
    • 语句权限
      • 对数据库的操作权限，通常是一些具有管理性的操作
      • 

  • 数据加密

  • 审计

  • 将用户对数据库的所有操作 记录在审计日志上 ，DBA利用审计日志找出非法存储数据的人、时间、内容

    • 系统级审计

    • DBA设置，检测grant和revoke等操作

    • 用户级审计

    • 检测所有用户对表和视图的访问和操作

    • 设置审计功能

    • audit alter,update on table_name;

    • 取消审计功能

    • noaudit alter,update on table_name;

  • SQL Server安全功能

    • 登录

    • Windows身份登录；混合身份登录

  • 安全性控制

    • MAC，强制存取控制，对不同用户授予不同级别的许可证
    • DAC，自主存取控制，不同用户对不同数据对象有不同的存取权限
• 数据库恢复技术

• 冗余技术、检查点恢复技术、镜像恢复技术

  • 事务， @面试

  • 用户自定义的数据库操作序列，是恢复和并发的基本单位

    • 特性，ACID
      • 原子性Atomicity

      • 要么全做要么全不做

      • 一致性Consistency

      • 事务执行结果是从一个一致性状态到另一个一致性状态

      • 隔离性Isolation

      • 事务的执行不受其他事务的干扰

      • 持续性Duration

      • 一个事务一旦执行成功，那么对数据库的影响是持久性的

    • 事务状态
      • 活动

      • 事务处于执行状态

      • 部分提交

      • 事务的所有语句都执行完成，但是结果数据还在内存中

      • 提交

      • 事务执行完成且对数据的修改已经完全写入数据库中，日志信息也保存了执行记录

      • 失败

      • 事务不能成功执行，必须进行回滚

      • 终止

      • 事务回滚，数据库恢复到事务执行之前的状态

  • 数据库故障
    • 系统故障

    • DBMS代码错误；硬件故障；操作员失误；特定类型故障；停电

      • Undo未完成的事务，Redo已完成的事务，用队列进行记录
    • 事务内部故障

    • 事务进入失败状态，即将回滚，往往是非预期的

    • 存储设备故障

    • 发生概率低但是破坏性极大

      • 重装数据库，重做已完成的事务
    • 其他原因
  • 数据库恢复原理， @面试

  • 利用存储在系统特定部分的冗余数据来重建数据库中被破坏的数据 ​冗余恢复技术、检查点恢复技术、数据库镜像恢复技术

    • 冗余恢复技术

    • 数据转储和登记日志，通常二者结合使用

      • 数据转储
        • 静态转储和动态转储
          • 1. 静态转储

          • 在无事务执行时对数据进行转储

            • 转储开始时数据库必须处于一致的状态
            • 转储期间不允许对数据库进行任何的修改
          • 2. 动态转储

          • 转储操作和用户事务同时进行，不能保护副本数据有效性，需要配合日志文件进行恢复

        • 增量转储和海量转储

        • 每次转储的数据量是全部数据量还是变化的数据量，一般长间隔海量，短间隔增量

      • 登记日志
        • 登记的日志必须严格按照时间顺序
        • 必须先写日志文件再写数据文件
        • Redo技术

        • 发生故障重做事务

        • Undo技术

        • 撤销失败的事务对数据的一切option

    • 检查点恢复技术

    • 使用Redo和Undo消耗大量时间和资源，日志文件中增加了 检查点记录和重启动文件

      • 检查点

      • 记录在日志文件中表示数据库是否正常运行的一个标志，记录 所有 当前活动的事务

      • 重启动文件

      • 记录各个检查点记录在日志文件中的地址

      • 恢复步骤
        • 从重启动文件中找到最后一个检查点记录
        • 得到检查点中所有事务清单，并加入Undo队列中
        • 从检查点开始正向扫描事务，遇到完成的事务就加入Redo队列
        • 对Undo事务进行Undo处理，对Redo事务进行Redo处理
    • 数据库镜像恢复技术

    • 建立两个数据库，DBMS自动将数据库变化复制过去，保证两个数据库一致性

      • 实际使用中纸赋值关键数据和日志文件
      • 镜像数据库也可用于并发访问
• SQL Server数据恢复机制
  • 备份方法
    • 完全备份

    • 海量转储形成备份

    • 差异备份
    • 事务日志备份

    • 必须和完全备份结合使用，来保存每次完全备份之间执行的事务，用于回滚恢复

    • 数据库文件或文件组备份
  • 恢复方法
    • 简单恢复
    • 完全恢复
    • 大容量日志记录恢复
• 数据库维护所做工作， @面试
  • 数据库转储与恢复，
  • 数据库安全性和完整性， ，
  • 数据库性能监督、分析、改进
  • 数据库重组织和重构造