автореферат диссертации по документальной информации, 05.25.05, диссертация на тему:Разработка и исследование методов повышения достоверности ответов на запросы к реляционным базам данных

Введение

1. Постановка задачи исследования

1.1. Понятие достоверности даннБк, хранянщхся в реляционных базах данных

1.2. Классификация ошибок

1.3. Методы контроля ошибок в информационных системах

1.4. Средства обеспечения достоверности информации в системах 14 ухфавления базами данных

1.5. Задачи диссертационного исследования

1.6. Выводы

2. Исследование закономерностей влияния ошибок в операндах на 19 результат операции реляционной алгебры

2.1. Классификация опшбок в отношениях реляхщонной базе данных

2.2. Проникновение опшбок в результат операций реляционной алгебры

2.3. Расчет вероятности ошибки в результате операций реляционной алгебры

2.4. Проблемы вычисления вероятности ошибки в результате 27 операции релятщонной алгебры

2.5. Требования, предъявляемые к программной модели

2.6. Описание программной модели

2.7. Проведение эксперимента и анализ результатов. *

2.8. Выводы

3. Разработка новых методов предотвращения ошибок при 49 обработке запросов к реляционной базе данных

3.1. Разработка методов обнаружения и блокирования ошибок

3.2. Блокирование ошибок в коммутативных операциях 65 реляционной алгебры методом «Выбор достоверного операнда»

3.3. Метод обнаружения ошибок в коммутативных операциях 72 реляционной алгебры «Проверка коммутативности».

3.4. Оценка эффективности методов обнаружения и блокирования 82 ошибок в коммутативных операциях реляхщонной алгебры

3.5. Выводы

4. Использование методов обнаружения и блокирования ошибок 88 при проектировании баз данных АРМ железнодорожного транспорта

4.1 Требования, щ)едъявляеш>1е к системе расчета рейтинга 88 железных дорог по несохранным перевозкам

4.2. Информационное обеспечение системы расчета рейтинга 89 железных дорог по несохранным перевозкам

4.3. Применение метода обнаружетшя опшбсон 91 «проверка коммутативности»

4.4. Применение метода «выбор достоверного операнда»

4.5. Выводы

5. Разработка программы обнаружения и блокирования ошибок 99 при проектировании баз данных АРМ железнодорожного транспорта

5.1. Выбор структуры гфограммы

5.2. Описание программы

5.3. Выводы 111 Заключение 112 Список литературы

В настоящее время системы управления базами данных стали одним из наиболее востребованных вцдов программного обеспечения. Наибольшее расгфостранение получили реляционные системы управления базами данных, команда которых основаны на языке SQL.

6 связи с повьпиением роли баз данных значительно выросли требования, предъявляемые к достоверности хранимой в них информации. Информация, хранимая в базе данных, может быть искажена из-за ошибок, догЛенных при вводе данных, передаче информации по сетям, из-за сбоев в работе 1ф01раммного и аппаратного обеспечения.

Полностью предотвратить все эти искажения сложно, но существуют метода, позволяюхцие уменьшить вероягносш подобных искажений. Кроме того, существуют методики подсчета вероятности обшфужегшя и пропуска ошибки кажда1м методом контроля, что позволяет определять достоверность хранимой в базе данных информации.

Существуют разнообразные метода обеспечения достоверности хранимых данных, этому вопросу посвящена обширная литература. В то же время, вопрос обеспечения достоверности на этапе обработки данных в настоящее время разработан слабо.

Действительно, пользователя ингересует не столько достоверность той информации, которая хршится в базе данных, сколько достоверность ответа на его запрос, т.е. результат некоторой обработки хранимой в базе данных информации, что не одно и то же.

Данная работа посвящена исследованию закономерностей проникновения ошибок в результаты операций реляционной алгебры и разработке основанных на этих закономерностях методов повышения достоверности ответов на запросы к базе данных.

5.3. Выводы

Разработана грограмма, реалгоующая предложегшые в гл.3-4 методы обнаружения и блокирования ошибок типа «замена» в коммутативных операциях реляционной алгебры дня расчета рейтинга железных дорог по несохранным перевозкам.

Показано, что подпрохрамма обнаружения ошибок методом проверки коммутативности обнаруживает ошибки типа «замена» в показателях, значения которых поступают го различных источников. Использование метода блокирования ошибок «Выбор достоверного операвда» сокращает количество ошибок типа «замена», влияющих на расчет рейтинга, так как каждый показатель автоматически выбирается го наиболее надежного источника.

Заключение

На основании исследований, выполненных в дассертащюнной работе, получены следуюпще результаты.

1. Исследован процесс тфоникновения ошибки из операнда в результат операции. Показаны случаи, когда вероятность ошибки в результате оператщи получается меньше, чем в операнде и случаи, когда в результате операцци ошибтса усугубляется: вероятность отпибки в результате выше, чем в операндах. Рассмотрены также случаи изменетшя типа ошибтси при обработке датшых.

2. Показано, что формулы, тфедложенные в работе [10], применимы тсак для случая однократной опшбки одного типа в одном операвде, так и при всех рассматриваемых сочетаниях числа и типа опшбок в одном или нескольких операндам, как тфи вьшолнетши оператщи над двумя операндами, так и при последовательном вьшолнетши операщш над несколысими ттарами операндов.

3. Установлено, что размеры области пересечения множеств, над которыми вьшолняются операции, на точность вычисления вероятности опшбки в результате по формулам (табл.1) не влияют.

4. Получен опыт модельного исследования процесса проникновения отпибок из опергащоь в результат операции релятщотшой алгебры.

5. Предложен метод обнаружения отпибки типа «замена» при вьшолнешш коммутативных операций реляционной алгебры, основанный на выполнении оператщи при различном порядке операндов и поатрибутном сравнении результатов.

6. Предложен метод блокирования ошибок типа «заметта» при выполнетши коммутативных оператщи реляционной алгебры, предусматрившоший выбор порядка выполнения оператщи, обеспечивающего преимущественное проникновение в результат значений из более достоверного операнда.

7. Продемонстрировано, что эффективность методов обнаружения и блокирования ошибки зависшА от значетшй, содержащихся в базе данных, и выполняемой над нивш оператщи. Она тем вьште, чем больше кортежей присутствуют в обоих отношетшях операндах.

8. Определети сфера применения предлагаемых методов - обработка затфосов к реляционным базам данньтх. Так как оператщи релятщонной алгебры пшроко применяются для обработки запросов пользователя к базам датшых, повышение достоверности результатов этих оператщи приводит к повышению достоверности ответов на запросы к базе данных.

9. Показано, что в отличие от традиционных схем входного контроля по формату и значению, данные методы срабатывают и в том случае, когда ошибочный элемент базы данных совпадает с истинным по формату и, возможно, близок к нему по значетшю.

10. Определети роль данных методов в общей системе обеспечения целостности и безопасности базы данных. Установлено, что тфедложенные методы не заменяют существуюпще способы борьбы с ошибками в базах данных. Отш дополняют их, уменьшая воздействие проникших в базу данных опшбок, являясь еще одним путем повышения достоверности информации, реализуемым либо на уровне СУБД, либо самим пользователем, например, при создании SQL - запросов (табл.2).

П. Продемонстрирована целесообразность объеданетшя обоих методов в единую структуру обнаружения и истфавления ошибок с гибкой системой настроек, позволяющей выбрать режим работы данной системы, оптимальный для конкретной прикладной задачи и изменять его тфи необходимости.

12. Рассмотрена возможность реализации предлагаемых методов как непосредственно пользователем при формировании запроса, так и в виде программы на языке тфограммтфования высокого уровня. Показано, что использование языков программ1фования высокого уровня делает процедуру тфоверки более гибкой, допускает большое разнообразие вариантов реаливатщи рассмотренных алгоритмов, позволяет выбрать оптимальный способ связи с другими тфиложетшями, создать удобный пользовательстсий интерфейс.

13. Продемонстрирована возможность использования предлагаемых методов обнаружетшя и исправления отиибок в коммутативных оператщих реляционной алгебры для повышетшя достоверности вычисления рейтинга железных дорог по несохратпшм перевозкам.

14. Приведен Тфимер оптимизатщи методов обнаружения и исправления ошибок в коммутативных операциях реляциотшой алгебры для конкретной задачи. Такая оттгимизатщя позволяет значительно сократить объем вычислений и уменьшить потребность в аппаратных ресурсах.

15. Разработана программа, реализующая предложенные методы обттаружения и блокироватшя ошибок при проектироватши АРМ нредпртмтий железнодорожного транспорта.

1. СинавинаВ.С. Оценка качества функционирования АСУ. -М.: Экономика, 1973.

2. Пивоваров А.Н. Метода обеспечения достоверности информации в АСУ. — М., Радио и Связь, 1982, 144с.

3. Резер B.C. Рациональный выбор параметров схем обработки первичной информации в подсистемах АСУ ЖТ. М., Диссертация на соискание уч. степени кандидата тех. наук, 1988.

4. Бройдо В.Л. Достоверность экономической информации в АСУ. Л.: ЛГУ, 1984.

5. Овчаров Л.А., Селетков СП. Автоматизированные банки данных. М.: Финансы и статистика, 1982.

6. Ефимов А.Н., Орлов А.Г., Резер B.C. Метода обеспечения достоверности информации в реляционных базах данных. Тез. докл. Всесоюзн. научно-техн. конф. «Пути совершенствования перевозочного процесса и управления транспортом», Гомель, 1985. -с. 74-76.

7. Мамиконов А.Г., Цвиркун А.Д., Кульбз В.В. Автоматизация проекифования АСУ. М.: Энергошдат, 1981.

8. Пивоваров А.Н. К оценке искажений в реквизитах информащш при обработке данных в АСУ. —Управляюпще системы и машины, 1978, №2, с.44-47.

9. Литвинюк СБ. Разработка и исследование методов повышения достоверности информации в систему используюпщх технологию оптического распознавашш символов. Диссертация ifa соискание ученой степени канд. техн наук, ВИНИТИ, 1999, 150с.

10. Ефимов А.Н., Орлов А.Г. Исследование достоверности результатов операций реляционной алгебры, ВИНИТД 1985, 30 с.

11. П. Шульц Я. Ограничетшя влияния ошибок входных данных в АСУ. — Podnikova otiganizace, 1976, V.30, №12, р44-46. (ВЦП.№—А—47612).

12. Данилин А. Электронный документооборот: на пути к ухфавлению знаниями. Мир связи. Connect!, 2000, №12, с. 30-32

13. Вихорев С, Соколов А. Как оценить угрозы безопасности корпоративной информации. -Мир связи. Connect!, 2000, №12, с. 98-105

14. Галатенко В. Информационная безопасность. Открытые системы, 1995, №4-6

15. Резер B.C. Безошибочность вьшолнения оперщии проекции в базах датшых АСУЖТ. -Межвузовский сборник вяучн. тр., МНИТ, 1984, вып. 758. с. 71-76.

16. БАан Д.С., Эмерсон СЛ., Дарновски М. Практическое руководство по SQL. М.: Вильяме, 2001.

17. SQL access in C++Birilder. Borland bitemational, Ьгс, 1996

18. Грабер М. SQL. Справочное руководство. М.: Лори, 2000.19. Озкархан Базы данных

19. Лима Т. Введение в dBaselV, м.: Радао и связь, 1993

20. Каратаган С, Тихонов А. Тихонова Л. Visual Fox Pro 6. М.: Бином, 2000.

21. Карпов Б. Microsoft Access 2000. СПб.: Питер, 2001.

22. Пэйдж В.Д. Использовазние Oracle 8/8i. М.: Вильяме, 2000.

23. Henderson К. DelpM Database Developer's Giride. SAMS Publishing, 1996.

24. Шитер Л. Разработка тфиложений в Microsoft FoxPro 2.5. М.: Эдель, 1995.

25. Горин СВ., Тандоев А.Ю. Применение CASE-средства Erwin 2.0 для информационного моделирования в системах обработки данных. СУБД, 1996, ХаЗ, с. 26-40

26. Елманова Н. MetaBASE Erwin для Delphi. - Компьютер пресс, 1997, №6, с. 129-133

27. Агаджанян Ж.М. и др. Информатика и технология. Система технического зрения // Пущино: ОНТИ НЦБИ РАН, 1996.

28. Лигвинюк СБ., Исследование и классификация искажений, возникающих при факсимильной передаче текста и попытка их протраммного моделирования, МРШТ. М., - Деп в ЦНИИТЭИ МПС, 1998, №6182

29. Лигвинюк СБ., Ошибки, возникающие в процессе работа программ оптического распознавания символов, МИИТ. М., - Деп в ЦНИИТЭИ МПС, 1998, № 6183

30. Ахметов К. Сканеры и OCR, КомпьютерПресс. М., 1995. - ISSN 0868-6157 . - N 9, С. 140-144,146-148,150.

31. Байков А.М., Кузин Е.С, Шамис А. Л. Пакет программ для распознавания рукописной символьной и графической информахщи ГРАФИТ//Искусствснный интеллект, кн.1. М Радао и связь, 1990.

32. Байков А.М., Кузин Е.П., Шамис А.Л. Целостное целенаправленное распознавание юображеюш в ЭВМ.— М.: Вопросы кибернетики, 1987.

33. Старков Е Ф, Устройства распознавания изображений символов на основе шаблонов. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук 05.13.05 Курск, 1996 -В нздзаг. К5РСКИИ гостехн ун-т

34. Ефимов А.Н., Литвинюк СБ. Аналго характера ошибок, допускаемых программами оптического распознавания символов, М. Машиностроение, // Автоматизация и современные технологии, 1997, №10, с.29

35. Фролов А, Фролов Г. Базы данных в Интернете. М.: Русская редактщя, 2000.

36. Зелкович М., Шоу А., Гетшон Дж. Притщипы разработки программного обеспечетшя. -М.:М1ф, 1989

37. АнинБ. Запщта компьютерной информатри. СПб.: БХВ-Петербург, 2000.

38. Бетсмуратов К. А. Процедуры обучения, обеспечивающие заданную надежность распознаватшя образов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук 05.13.01 -Киев, 1991 -Внадзаг АН Украины, Ин-т кибернетики им. В.М.Глущкова

39. Бори Г. Форматы данных. Киев: BHV, 1995.

40. Бойко В.В., Савилов В.М. Проекттфовшие баз данных тшформатщонных систем. М.: Финансы и статистика, 1989.

41. Артемов Д. MS SQL Server 2000. М.: Русская редакция, 2001.

42. Гофман В. Работа с базами данных в Delphi. СПб.: BHV, 2000.

43. Чери С. Логическое протраммтфоватше и базы дшных. М.: Мир, 1992.

44. Лутковсюий Ю.П. Задачи обеспечения достоверности тшформатщи при ттроектировании и эксщуатахщи автоматизированных банков данных. Диссертация на кшщ.техн.нА по спец. 05.13.06. М. ИПУ, 1987.

45. Кучинский В.И. Реляционные базы данных. Волгоград, 1997.

46. Калиниченко Л.А., Рыбкин В.М. Машины баз данньгх и знаний. М.: Наука, 1990.

47. Дейт К. Введение в системы баз данных. СПб.: Вильяме, 2000.

48. Когаловский М.Р. Технология баз данных на персональных ЭВМ. М.: Фтшансы и статистика, 1992.

49. Шумаков П.В. DelphB и разработка приложений баз датшых. М.: Нолидж, 1998.

50. Ракушкнн И. Oracle Power Objects. Компьютер пресс, 1996, №11, с. 78-84

51. AjyreMOB Д. MS SQL Server 2000. M.: Русская редакция, 2001.

52. Федоров A. Mcrosoft Office 97 для разработчиков. Компьютер пресс, 1997, №2, с. 40-44

53. Бэлсон Д., Гокмен М., Ингрем Дж. Oracle 81, проектирование и настройка. К.: ДиаСофт, 2000.

54. Энсор Дейв, Стивенсон Йен Oracle. Проектирование баз данных. Киев: BHV, 2000.

55. Натуралиев С. Средства производства экономических программ. Мир ПК, 2000, №7-8, с. 74-79

56. Таунсенд К., Фохт Д. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ. М.: Финансы и статистика, 1990

57. Колесов А., Павлова О. Новая версия системы подготовки отчетов Crystal Reports 5.0. -Компьютер пресс, 1996, №12, с. 76-78

58. Ярцев А. Borland IhlraBuflder Intranet в реальном масштабе времеги. - Компьютер пресс, 1997, №6, с. 116-121

59. Ishkawa Н. Object-oriented database system: design and imp^ientation for advanced applications. Tokio: Springer, 1993.

60. Thieme C.J.E., Siebes A.P.J.M. Schema refinement and schema integration in object-oriented databases. Amsterdam, 1993.

61. Шуткин Л. О применении теории паттернов в компьютерных системах. Открытые системы, 1995, №6, с. 31-32

62. Хилайер С, Мизик Д. Программирование ASP. М.: Русская редакция, 2000.

63. Штайнке С. Угфавление сетями и системами с помопфю XML. Журнал сетевых решений LAN, 1999, №11, с.46 - 51

64. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1988

65. Щербаков Н.С. Достоверность работы цифровых устройств. — М.: Машиностроение, 1989. — 224 с.

66. Харкевич А. А. Борьба с помехами. М., Наука, 1992, с. 192-195.

67. Груздев С, Раевский А., Новожилов А, Перепечко М. Электронные ключи. Метода запщты и взлома программного обеспечения. Компьютер гфесс, 1997, №6, с. 38-42

68. Бройдо В.Л. Обеспечение требований к достоверности тшформации в АСУ по критерию средней точности. Управляющие системы и мапоины, 1984, №1, с.34-36

69. Попов В.И. Безопасные технологии обработки документов в компьютерных системах. -Конфидент, 1996, №3, с. 39-44

70. Борзенко А. RAID средство спасения данных. - Компьютер пресс, 1996, №12, с. 110-113

71. Павлов Л., Сергеева Н. Корпоративные цифровые библиотеки. Открытые системы, 1997, №3, с. 68-72

72. Филинов Е. Выбор и разработка концепгуалыюй модели среды открытых систем. -Открытые системы, 1995, №6, с. 71-77

73. ФиннВ.К. ЕЬстеллектуальные системы и общество: идеи и понятия. НТИ Сер.2/ ВИНИТИ. 1999. - №10. - с. 6-20.

74. АрскийЮ.М., Черный А.И. Шформационные ресзфсы для устойчивого развития общества. // МеждЛиар. форум по информатике и док. / ВИНИТИ. 2000. - 25, №1. -с. 3-9.

75. Миронов Г. А. Способы повышения качества информщионного обслуживания в сетях (в Интернете). Наутео-техническая ннформатщя. Сер, 1, №1, М.: 2000, С. 1-15.

76. Миронов Г. А. Возможности обработки фатстографической информации и создание корпоративных систем в сетях (в Интернете). Научно-техтшческая тщформщия. Сер. 1, №2,М.:2000,С.6-11.

77. Сштоп A.G., Bendell А, Reliability data banks. London; New York: Elsevier applied seince, 1991.

78. Чоговадзе Г.Г., Качибая B.B., Суртуладзе F.F. Теория реляционных зависимостей и проектирование логической схемы баз данных. Тбилиси, 1988,

79. Голдовский Я.М. Новые метода! повышетгая достоверности результатов операций релятщотшой алгебры. Тез. докл. научно-тфакт. конф. «Неделя Т1ауки-99». - М.: МИИТ, 1999.

80. Попов A.A. FoxPro 2.0. Программирование в среде СУБД FoxPro 2.0. Построетше систем обработки датшых. М.: Калашников и К, 1997.

81. Голдовский Я.М. Оценка достоверности результатов опЛатщй над базами данных, содержащими отпибки. ЦНИИТЭИМПС, 1998.119

82. Дарахвелидзе Г., Марков Е. DelpM среда вюуадьного программированш. - СПб.: BHV-Санкг-Петербург, 1996

83. Метчо Дж. Delphi 2. Руководство для профессионалов, СПб.: BHV-Санкг-Петербург, 1997

84. Ульман Дж. Базы данных на Паскале. М.: Машиностроение, 1990.

85. Елманова И. Работа с базами данных в Borland С++ Builder. Компьютер пресс, 1997, Ш6, с. 122-128

86. Культин Н.Б. Программирование в Turbo Pascal 7.0 и Delphi. СПб.: BHV - Санкт-Петербург, 1997

87. Блмшова Н. Borland С++ Builder новое средство разработки корпоративных информагщонных систем. - Компьютер пресс, 1997, №2, с. 48-52

88. Мачерет Д.А., Чернигина И.А. Информация важный фактор транспортного производства // Железнодорожный транспорт, 1996, Ks 9.

89. Резер СМ. Управление транспортом за рубежом, М.: «Наука», 1994, 314 с.

90. Нутовнм В.Е. Разработка информационных технологий актово-претеюионной работы и оценки коммерческих рисков несохранности перевозимых грузов. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн наук, МНИТ, 1999, 152с.