Specialist 2020/2021

Database Management Systems

Type: Compulsory course (Cyber Security)

Delivered by: School of Applied Mathematics

Where: HSE Tikhonov Moscow Institute of Electronics and Mathematics (MIEM HSE)

When: 4 year, 2, 3 module

Mode of studies: offline

Instructors: Alexander V. Belov, Tatiana Vorontsova

Area of studies: Cyber Security

Language: English

ECTS credits: 3

Contact hours: 42

Course Syllabus

Abstract

This course provides a comprehensive overview of database systems. Students will learn the fundamentals of data access and file systems, including hierarchical, network, re-lational and object oriented data models. The course will cover the elements of relational database design, data query languages, services such as data protection and integrity con-trol, and database management. This course include modern technologies in DBMS area. The course will provide a balance of theory and practical application and will culminate in a database implementation project conducted by individual or teams of students. The course covers: • Basic principles and elements of relational database design. • Practical tasks for relational database design: CASE-tools – AllFusion Data Modeler (ERWin) • Relational algebra. • Data query languages (SQL). • SQL transaction processing. • RDBMS services: data protection, integrity control and another functions. • Features of the modern RDBMS, NoSQL DBMS

Learning Objectives

• Формирование устойчивых знаний в области принципов построения СУБД, характерные особенности администрирования современных СУБД, проектирования и эксплуатации корпоративных информационных систем, использующих базы данных.

Expected Learning Outcomes

• Знание систем баз данных. Строит модели данных предметной области.
• Формулирует запросы на языке реляционной алгебры.
• Проектирует реляционные БД с использованием CASE-средств.
• Знание принципов построения физической модели данных. Индексирование данных в БД
• Реализует запросы на языке SQL.
• Знание архитектурных особенностей построения СУБД. Умение реализовывать проверку целостности БД.
• Умение использовать средства СУБД для администрирования БД.
• Знание принципов обработки транзакций и средств обеспечения многопользовательского режима работы СУБД.
• Умение реализовывать экспорт/импорт данных средствами языка SQL и средствами СУБД. Знание принципов построения распределенных БД. Умение администрировать работу в распределенной БД средствами СУБД.
• Знание современных технологий построения БД и СУБД.

Course Contents

• Введение в системы баз данных. Структура СУБД. Модели данных. Средства описания БД
  Понятие системы баз данных, требования к системам баз данных их преимущества. Компоненты системы баз данных: база данных, СУБД, языковые средства систем БД, организационно-методические средства систем БД. Классификация систем БД: классификация БД, классификация СУБД. Модели данных: логические модели данных, физические модели данных. Модели "Сущность - Отношение". Сущность, множество сущностей. Атрибуты. Отношение, множество отношений. Схемы отношений. Ключи.
• Реляционные модели БД. Реляционная алгебра
  Структура реляционных БД. Реляционная алгебра, операции над отношениями. Модификация БД, операции.
• Проектирование реляционных БД. Нормализация БД
  Проектирование БД: определение бизнес-сущностей и отношений. Этапы проектирования БД. Аномалии модификации БД. Нормализация БД.
• Физическая структура БД
  Организация файлов. Организация записей и блоков. Хранение отношений. Управление буферами. Индексирование.
• Язык SQL.
  Основные понятия языка (алфавит, идентификаторы, константы и т.д.). Язык манипулирования данными в SQL. Язык определения данных в SQL. Определение ограничений целостности. Определение привилегий.
• Функционирование БД в локальных сетях. Средства ограничения целостности БД.
  Основные понятия. Открытые системы. Технология и модели “клиент-сервер”. 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. Триггеры.
• Средства администрирования СУБД: бэкапирование и восстановление данных в БД, обеспечение безопасности данных средствами СУБД
  Журнализация и буферизация. Восстановление после сбоя Поддержка безопасности данных средствами СУБД. Средства управления доступом к данным
• Обработка транзакций. Управление параллельным выполнением транзакций.
  Модель памяти. Восстановление после сбоя транзакции. Вложенные транзакции. Сериализация транзакций. Операции вставки и удаления. OLTP-технологии. Транзакционные системы
• Связь с внешними источниками данных. Распределенные БД. Репликация.
  Средства языка SQL, позволяющие осуществлять экспорт/импорт данных. Средства СУБД для организации экспорта/импорта данных. Структура распределенных БД. Обработка распределенных запросов. Проектирование распределенных ИС. Модели тиражирования данных. Механизмы репликации.
• Новые направления и технологии в области СУБД. Современные промышленные СУБД.
  Современные промышленные СУБД. OLAP технологии. GRID архитектура. Cloud computing. NoSQL СУБД.

Assessment Elements

• домашнее задание
  Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе jitsi (https://www.meet.miem.hse.ru). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию экзаменов. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий
• экзамен
• Проверка остаточных знаний
• домашнее задание
  Экзамен проводится в устной форме (опрос по материалам курса). Экзамен проводится на платформе jitsi (https://www.meet.miem.hse.ru). К экзамену необходимо подключиться согласно расписанию экзаменов. Компьютер студента должен удовлетворять требованиям: наличие рабочей камеры и микрофона, поддержка jitsi. Для участия в экзамене студент обязан: поставить на аватар свою фотографию, явиться на экзамен согласно точному расписанию, при ответе включить камеру и микрофон. Во время экзамена студентам запрещено: выключать камеру, пользоваться конспектами и подсказками. Кратковременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение связи менее минуты. Долговременным нарушением связи во время экзамена считается нарушение минута и более. При долговременном нарушении связи студент не может продолжить участие в экзамене. Процедура пересдачи подразумевает использование усложненных заданий
• экзамен
• Проверка остаточных знаний

Interim Assessment

• Interim assessment (3 module)
  0.6 * домашнее задание + 0.4 * экзамен

Bibliography

Recommended Core Bibliography

• Базы данных : учебник / Л.И. Шустова, О.В. Тараканов. — М. : ИНФРА-М, 2019. — 304 с. + Доп. материалы [Электронный ресурс; Режим доступа: http://www.znanium.com]. — (Среднее профессиональное образование).
• Введение в системы баз данных, Дейт, К. Дж., 2005

Recommended Additional Bibliography

• MYSQL 5.0, Гольцман, В., 2009
• Агальцов В.П. Базы данных. В 2-х кн. Книга 2. Распределенные и удаленные базы данных : учебник / В.П. Агальцов. — М. : ИД «ФОРУМ» : ИНФРА-М, 2017. — 271 с. : ил. — (Высшее образование). - Режим доступа: http://znanium.com/catalog/product/652917
• Базы данных : учеб. пособие / О.Л. Голицына, Н.В. Максимов, И.И. Попов. — 4-е изд., перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. — 400 с. — (Высшее образование: бакалавриат). - Текст : электронный. - URL: http://znanium.com/catalog/product/1053934