Database Management Systems

Specialist 2020/2021

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

Full Syllabus Ask Question

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

Course Syllabus