CC BY
91
4. Ultra low-Power Electronics and Design / Edited by Macii E. Dordrecht, 2004.
5. Киреев AX)., Светлов AM. Исследование энергетических режимов работы автономных
// , -тельной информации: Труды Междунар. науч.-техн. конф. «Шляндинские чтения -2010». - Пенза: Изд-во ПГУ, 2010. - С. 48-52. "
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор АЖ. Белевцев.
Светлов Анатолий Вильевич
Пензенский государственный университет.
E-mail: rtech@pnzgu.ru.
440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.
Тел.: 88412563511.
Киреев Александр Олегович
E-mail: skao@pochta.ru.
Svetlov Anatoly Vil'evich
Penza State University.
E-mail: rtech@pnzgu.ru.
40, Krusnaya Street, Penza, 440026, Russia.
Phone: +78412563511.
Kireev Alexander Olegovich
E-mail: skao@pochta.ru.
УДК 681.3.06
А.И. Баранчиков, А.Ю. Громов
ПОСТРОЕНИЕ СХЕМ РЕЛЯЦИОННЫХ БАЗ ДАННЫХ В ЧЕТВЕРТОЙ НОРМАЛЬНОЙ ФОРМЕ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С КОНФИДЕНЦИАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ
Предлагается алгоритм построения схем реляционных баз данных на основе многозначных зависимостей, учитывающий атрибуты различной степени конфиденциальности. Он позволяет корректно проектировать схемы реляционных баз данных, содержащих информацию категорируемую по признаку и степени конфиденциальности. В основе разработанного алгоритма лежит приведение переменных отношений к третьей нормальной форме и четвертой нормальной форме. Схемы баз данных, построенные таким образом, удовлетворяют особой разновидности четвертой нормальной формы. Проведена оценка временной сложности и сходимости алгоритма.
Реляционная; многозначная зависимость; конфиденциальность; синтез; атрибут.
A.I. Baranchikov, A.Yu. Gromov
CONSTRUCTING SCHEMES OF RELATIONAL DATABASES IN FOURTH NORMAL FORM FOR THE INFORMATION SYSTEMS WITH CONFIDENTIAL INFORMATION
The algorithm for constructing relational databases schemes based on multivalued dependencies is proposed; it takes into consideration confidentiality attributes of different levels. It allows you to design the scheme of relational databases properly containing categorized information on the feature and the degree of confidentiality. At the core of the algorithm is reduced variables relations to third normal form and fourth normal form. Database schema, constructed so, satisfy a special kind of fourth normal form. Time complexity assessment and algorithm convergence is provided.
Relational; multivalued dependency; confidentiality; synthesis; attribute.
Модификации алгоритмов декомпозиции [1] и синтеза [2] схем реляционных баз данных, учитывающие различную степень конфиденциальности атрибутов, рассматриваются только на множестве функциональных зависимостей. Поскольку функциональные зависимости (Р-зависимости) являются частным случаем многозначных зависимостей (МУ-зависимости) и зависимостей соединения (.Т-зависимости) [3], то возникает необходимость расширить функционал существующих алгоритмов за счет учета наличия МУ-зависимостей во входном множестве семантических зависимостей.
В данной статье рассматривается разработка алгоритма построения схемы реляционной базы данных на основе многозначных и функциональных зависимо, .
, , четвертой нормальной формы (4НФ).
В основе разработанного алгоритма лежит приведение переменных отношений к 3НФ и 4НФ.
Поскольку схема И отношения г находится в четвертой нормальной форме (4 ) ,
атрибутов этой схемы отношения И, для которых выполняется нетривиальная многозначная зависимость А—*—*Б, все атрибуты схемы отношения И также функционально зависят от атрибута А [4], то алгоритм может базироваться на этом свойстве.
Другой основой алгоритма может быть определение принадлежности отношения к 4НФ, когда оно находится в нормальной форме Бойса-Кодда (НФБК) и не содержит нетривиальных многозначных зависимостей. То есть все многозначные зависимости являются, по сути, функциональными зависимостями от ключей отношения [4].
Для соблюдения требований к нормализации итоговых схем баз данных и учета конфиденциальности их атрибутов определим правила [1]:
81 - если в нормализованном отношении имеются открытые и конфиденци-
, -
ношение;
82 - в этом отношении могут присутствовать открытые атрибуты только в
, -лении конфиденциальных атрибутов в отдельные отношения.
:
♦ вход: схема отношения Я, множество Р- и МУ-зависимостей и, подмножества X (открытых) и У(конфиденциальных) атрибутов, принадлежащих Я (ХпУ=0 и ХиУ=Я);
♦ выход: схема баз данных Я=(Я1, Я2, Яп), удовлетворяющая 3НФ и 4НФ, а также правилам Б1 и Б2.
МУ-
образом: отношение г удовлетворяет МУ-зависимости У тогда и только то-
гда, когда г без потери информации разлагается в отношения со схемами Я1=ХУ и Я2=Х2, где г - отношение со схемой Я; X, У, 2 - подмножества из Я та кие, что 2=Я-(ХУ) [3], то для выполнения правил Б1 и Б2 [1] необходимо ввести во входное Р- У, .
В модифицированном алгоритме синтеза [2] поставленная задача была реше-Р- ,
МУ- .
Алгоритм построения схемы реляционной базы данных на основе много, -, :
♦ вход: множество Р- и МУ-зависимостей Р над Я, подмножества Х (открытых) и У (конфиденциальных) атрибутов, принадлежащих Я(ХпУ=0 и ХиУ=Я);
♦ выход: полная схема базы данных Я с учетом конфиденциальных атрибутов.
1
Усиленная с точки зрения конфиденциальности атрибутов третья нормальная форма (Б-усиленная 3НФ или 38№). Отношение находится в Б-усиленной 3НФ, если оно находится в 3НФ и все неключевые атрибуты отношения относятся к одному классу конфиденциальности.
Понятие 38№' использовалось в [1, 2] в виде правил определенных для выходных данных модифицированных алгоритмов декомпозиции и синтеза.
2
Усиленная с точки зрения конфиденциальности атрибутов четвертая нормальная форма (Б-усиленная 4НФ или 48№). Отношение находится в Б-усиленной 4НФ, если оно находится в 4НФ и все неключевые атрибуты отношения относятся к одному классу конфиденциальности.
Рассмотрим два варианта приведения исходной схемы отношения Я=(Я1, Я2, ..., Яп) к 4Б№.
Первый вариант основан на декомпозиции отношений Я1 в том случае, если они не удовлетворяют условиям нормализации и конфиденциальности. В работе [1] , , условиям 38№' для множества '-зависимостей.
МУ- -
ниям Я1 для удовлетворения 48№' происходит декомпозиция данных отношений.
Второй вариант базируется на синтезе схемы отношений Я на основе множества '-зависимостей по алгоритму, описанному в работе [2].
МУ-
отношений Я1 на основе множества входных МУ-зависимостей с учетом кольцевых покрытий [3] и требований к конфиденциальности атрибутов.
Построение схемы РБД на основе синтеза отношений
Алгоритм 8уп1Ъе818еМУ:
: и, '-
Р и МУ-зависимостей МУ (и=РиМУ), подмножества Х (открытых) и У (конфиденциальных) атрибутов, принадлежащих Я(ХиУ=0 и ХиУ=Я);
выход: схема баз данных Я=(Я1, Я2, ..., Яп), удовлетворяющая 5-усиленным 3НФ и 4НФ.
Предполагается, что входное множество МУ- и '-зависимостей является минимизированным и редуцированным (для учета СР-зависимостей [3]).
1. . -дого входного конфиденциального ключевого атрибута К схемы Я вводится избыточность в виде атрибутов К/, таких что:
К^К' и К/—К;, то есть К^К', где К - множество входных ключевых атрибутов, К' - множество атрибутов, введённых для однозначного определения конфиденциальных ключевых входных атрибутов.
2. МУ- . -
поновка наборов атрибутов для дальнейшего построения отношений Я, удовлетворяющих Б-усиленной 4НФ.
МУ- :
♦ если для рассматриваемой зависимости вида А^^>Б\С имеется Р-зависимость А—Б, где Б - подмножество входных атрибутов, то происходит построение двух отношений:
Яи=АББ и Я2=АС в противном случае происходит построение отношений:
Я1=АБ И Я12=АС;
♦ и.
, и МУ-
( МУ ).
3. , .
1. На основе '-зависимостей по алгоритму МвупШе818е [2] происходит построение заголовков отношений Я;, удовлетворяющих 38№\
2. МУ- :
♦ если МУ-зависимость вида А^—>■Б содержит в правой части как от-
крытые, так и конфиденциальные атрибуты, то добавить к множеству и МУ- , -
ные атрибуты К1 на К';
♦ в противном случае (если конфиденциальные атрибуты только ключе-
, ) МУ-
конфиденциальные атрибуты А1 на А/.
Шаг 4. Построение схемы реляционных баз данных Я=(Я1, Я2, ..., Як) на основе полученных схем отношений Я;.
Алгоритм ЗупШе818еМУ является сходящимся, так как входные множества А и , , ,
, .
Под элементарной операцией будем понимать шаг алгоритма. Пусть п - количество входных атрибутов, т - количество входных зависимостей, тогда временную сложность 8 алгоритма ЗупШе818еМУ можно рассчитать следующим образом:
1) за п шагов (худший случай) происходит добавление избыточности ко входному множеству атрибутов;
2) обработка множества многозначных зависимостей МУ происходит за (2т2+5) шагов;
3)
т(п+2п+3);
4) Я=(Я1, Я2, . Я )
схем отношений Я1 требуется к шагов, где к - количество отношений полученных на выходе алгоритма 8упШе818еМУ.
Упрощаем оценку временной сложности, принимая к=т=п (п>к, п>т) и пренебрегая коэффициентами и слагаемыми, являющимися константами:
8=п2+п. (1)
Временная сложность алгоритма ЗупШе818еМУ по формуле (1) имеет порядок 0(п2).
В качестве результатов проделанной работы можно выделить следующие:
1) , -
ных на основе многозначных зависимостей, учитывающий атрибуты различной степени конфиденциальности;
2) ;
3) .
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Баранчиков Л.И, Громов А.Ю. Алгоритм построения схемы реляционной базы данных, содержащей атрибуты различной степени секретности // Информатика и прикладная математика. - Рязань: Рязанский государственный университет имени С А. Есенина, 2008. - С. 7-12.
2. Баранчиков AM., Громов AM. Алгоритм синтеза реляционной базы данных, учитывающий атрибуты различной степени секретности // Системы управления и информационные технологии. - 2009. - № 3 (37). - С. 25-37.
3. MeйерД. Теория реляциоиных баз данных. - М.: Мир, 1987. - 608 с.
4. К. Дж. Дейт Введение в системы баз данных = Introduction to Database Systems. - 8-е изд. - М.: Вильямс, 2006. - С. 1328. - ISBN 0-321-19784-4.
Статью рекомендовал к опубликованию д.т.н., профессор Е.А. Башков.
Громов Алексей Юрьевич Баранчиков Алексей Иванович
Рязанский государственный радиотехнический университет.
E-mail: alexib@inbox.ru.
391000, г. Рязань, ул. Гагарина, 59/1.
Тел.: 84912460303.
Gromov Aleksey Urievich Baranchikov Aleksey Ivanovich
Ryazan State Radio Engineering University.
E-mail: alexib@inbox.ru.
59/1, Gagarina Street, Ryazan', 391000, Russia.
Phone: +74912460303.
УДК 543.421:621.38:556.388:681.2
. . , . . , . . , . . , . .
ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
-
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО И ПРОМЫШЛЕННОГО
ПРИМЕНЕНИЯ
Приведены результаты научных работ по направлениям повышения эффективности , , -мационно-измерительных систем. Предложены и обоснованы критерии эффективности, проведена оценка использования различных методов и средств, с целью повышения точности, быстродействия и метрологической надежности измерителей путем математического моделирования и экспериментальных исследований. На основе данных разработок опубликованы десятки научных статей. Результаты работы доложены на международных конференциях, получено и внедрено 15 авторских свидетельств на изобретения, защищены докторская и кандидатские диссертации, издано несколько монографий.
Измерительная система; эффективность, точность; неопределенность; быстродействие; надежность; критерий; параметр.
A.V. Vovna, A.A. Zori, V.D. Korenev, M.G. Khlamov, N.I. Chichikalo
THE IMPROVEMENT EFFICIENCY OF INFORMATION-MEASURING SYSTEMS OF SCIENTIFIC RESEARCH AND INDUSTRIAL APPLICATIONS
Given the results of scientific work on improving of information and measurement systems's efficiency of gas analysis, hydro, environmental and industrial applications. Proposed and grounded the criteria of efficiency, evaluated using various methods and tools to improve accuracy, performance and reliability of the metrology meters by means of mathematical modeling and experimental studies. On the basis of the given developments tens scientific articles are published.
