Гереев Александр Витальевич. Климов Игорь Зенонович

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ПРАВА, СОЦИАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ И БЕЗОПАСНОСТИ

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В УПРАВЛЕНИИ

Курсовая работа по дисциплине «Теория информационной безопасности и методология защиты информации»

на тему: «Анализ методологии информационного моделирования IDEF1X»

Выполнил:

студент гр. О-075300-21

специальности

«Организация и технология защиты информации»

Гереев Александр Витальевич

Проверил:

Д. т. н., профессор кафедры

Информационной безопасности

в управлении ИПСУБ УдГУ

Климов Игорь Зенонович

Ижевск 2012

Содержание

стр.

Введение 3

1. Предпосылки появления методологии IDEF1X 4

2. Основные понятия и компоненты IDEF1X-моделирования 6

2. 1. Сущности 8

2. 2. Отношения связи 10

2. 3. Отношения категоризации 15

2. 4. Неспецифические отношения 18

2. 5. Атрибуты 21

2. 6. Ключи 23

Заключение 25

Список используемой литературы 26

Введение

В настоящее время во многих сферах человеческой деятельности пристальное внимание уделяется разработке систем управления базами данных (СУБД). Они являются неоценимым средством для оптимизации и структуризации любой деятельности – будь то бизнес или государственные и военные учреждения.

За последние годы в области разработки автоматизированных баз данных и методологий, являющихся их основой, произошел резкий скачок вперед, вследствие чего в данный момент мы имеем возможность реализовать на практике фактически любую нашу идею, используя как простые, так и сложные, понятные только профессионалам стандарты и программы. Мы можем создавать по своему усмотрению любые типы баз данных: объектно-ориентированную, реляционную и пр.

Однако логическая структура данных СУБД, иерархическая, сетевая или реляционная, не может полностью удовлетворять требованиям к концептуальному определению данных, поскольку она имеет ограниченные рамки и обуславливается стратегией реализации СУБД. Необходимость определения данных с концептуальной точки зрения привела к разработке методологии моделирования данных, основанной на семантике, то есть к трактовке данных в контексте их взаимосвязей с другими данными.. Семантическая модель данных является абстрактной схемой, показывающей, как хранящиеся символы соотносятся с реальным миром. То есть такая модель должна быть верным отражением реального мира.

Семантическая модель данных может применяться в различных целях: планирование ресурсов данных, построение совместно используемых баз данных, оценка покупаемого программного обеспечения, объединение существующих баз данных и т. д. И с этой точки зрения семантическая модель имеет сейчас очень большое значение.

Об одной из таких моделей – методологии информационного моделирования IDEF1X – мне бы и хотелось рассказать в данной работе. Я попытаюсь понять предпосылки ее создания, а также раскрыть основные принципы, на которых основана ее работа.

Предпосылки появления методологии IDEF1X

IDEF1X – это один из стандартов семейства IDEF, куда помимо него входят также IDEF0, IDEF1, IDEF2, IDEF3, IDEF4, IDEF5, IDEF6, IDEF7, IDEF8, IDEF9, IDEF10, IDEF11, IDEF12, IDEF13 и IDEF14.

Но какова была первопричина их появления, откуда они взялись? Как известно, одним из самых мощных двигателей прогресса являются военные, а в сфере информационных технологий они, по сути, - законодатели мод. Вот и IDEF – это продукт предложенной ВВС США в середине 70-х годов программы компьютеризации промышленности – ICAM. Цель этой программы состояла в повышении продуктивности производства посредством систематического внедрения компьютерных технологий. В ходе ее реализации выявилась потребность в разработке методов анализа процессов взаимодействия в производственных системах. Принципиальным требованием при разработке рассматриваемого семейства методологий была возможность эффективного обмена информацией между всеми специалистами – участниками программы ICAM (отсюда название IDEF – Icam DEFinition).

Первоначально IDEF состоял из трех методологий моделирования:

· IDEF0 – используется для создания функциональной модели, которая является структурированным изображением функций производственной системы или среды, а также информации и объектов, связывающих эти функции;

· IDEF1 – применяется для построения информационной модели, которая представляет структуру информации, необходимой для поддержки функций производственной системы или среды;

· IDEF2 – позволяет построить динамическую модель меняющегося во времени поведения функций, информации и ресурсов производственной системы или среды.

IDEF1-методология создана компаниями Hugbes Aircraft и D-Appleton Соmрanу (DACOM). Она опирается как на собственные разработки обеих компаний, так и на реляционную теорию Т. Кодда и диаграммы " сущности-отношения" П. Ченна.

В 1983 г. в рамках программы ICAM ВВС США начали разработку проекта " Поддержка информационных интегрированных систем" (IISS). Целью этого проекта было создание технологии, позволяющей логически и физически объединить в сеть неоднородные компьютерные аппаратные и программные средства. IISS-подход заключался в создании и использовании единого семантического определения данных как ресурса, получившего название " Концептуальной схемы" и основанного на применении IDEF1-методологии моделирования. Усовершенствованный вариант IDEF1 – стандарт IDEF1X – был разработан и проверен компанией DACOM в процессе реализации военно-воздушных и частных проектов как совместно с ведущими аэрокосмическими (General Dynamics, McDonnell Douglas, Rockwell International, General Electric), так и с неаэрокосмическими корпорациями (ARCO, Security Pacific National Bank, Sobering Plough).

Стоит отметить, что после опубликования стандарт IDEF1 был успешно применен в самых различных областях бизнеса, показав себя эффективным средством анализа, конструирования и отображения бизнес-процессов. А если говорить конкретно об IDEF1X, то необходимо сказать, что он широко используется и в государственных структурах, как американских, так и российских (в частности, в Государственной Налоговой Инспекции).

Основные понятия и компоненты IDEF1X-моделирования

Следует сказать, что IDEF1X – это методология семантического моделирования данных, для чего она использует так называемый подход сущностей-отношений. Исходная разработка IDEF1 заключалась в расширении понятий сущности-отношения по методу П. Ченна, объединенных с понятиями реляционной теории Т. Кодда. Кроме того, для улучшения графического представления и процедур моделирования IDEF1X-методология семантически обогащена введением отношений категоризации (называемых также отношениями обобщения).

Основными конструкциями IDEF1X-модели являются:

1. Предметы, к которым относятся данные ( т. е. люди, места, события, идеи и т. д. )

2. Отношения между этими предметами

3. Характеристики этих предметов

К компонентам IDEF1X-модели относятся:

1. Сущности

а) независимые от идентификаторов

б) зависимые от идентификаторов

2. Отношения

а) отношения, идентифицирующие связи

б) отношения, не идентифицирующие связи

в) отношения категоризации

г) неспецифические отношения

3. Атрибуты/ключи

а) атрибуты

б) первичные ключи

в) альтернативные ключи

г) внешние ключи

Если определить тип сущности как объект или концепцию, которые характеризуются в данной организации как имеющие независимое существование, то сущность – это экземпляр типа сущности, который может быть идентифицирован уникальным образом.

В свою очередь сущности могут быть независимыми (сильными, родительскими) – если они могут быть однозначно идентифицированы без установления их отношений с другими - и зависимыми (слабыми, дочерними) – если они не могут существовать в данной модели без другой сущности.

Под отношением понимается ассоциация между сущностями, включающая по одной сущности из каждого участвующего в связи типа сущности.

Атрибут – это свойство типа сущности или типа связи. Атрибуты делятся на простые и составные, однозначные и многозначные, а также производные. Простые состоят из одного компонента с независимым существованием, составные – из нескольких. Однозначные содержат одно значение для одной сущности, многозначные – несколько. И, наконец, производные представляют производное значение от связанных с ними иных атрибутов.

Под ключом подразумевается элемент данных, который позволяет уникально идентифицировать отдельные экземпляры некоторого типа сущности. Первичным является тот, который уникален для каждой сущности, альтернативные являются вспомогательными к нему. Если между двумя сущностями имеется специфическое отношение связи или категоризации, то атрибуты, входящие в первичный ключ родительской или общей сущности, наследуются в качестве атрибутов сущностью-потомком или категорией сущностью соответственно. Эти наследуемые атрибуты называются внешними ключами.

Данные компоненты являются основными в методологии IDEF1X, на их базе организована вся работа таких систем, в различных комбинациях они позволяют описывать сложнейшие структуры взаимодействия в различных организациях. Рассмотрим каждый из них более подробно.

Сущности

Как ранее отмечалось, сущность представляет множество реальных или абстрактных предметов (людей, объектов, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т. д. ), обладающих общими атрибутами или характеристиками. Отдельный элемент этого множества называется экземпляром сущности. Реально существующий объект или предмет может быть представлен в нескольких сущностях модели данных. Например, Иван Иванов может быть экземпляром каждой из сущностей СЛУЖАЩИЙ и ПОКУПАТЕЛЬ. Кроме того, экземпляр сущности может представлять комбинацию существующих объектов.

Поскольку в IDEF1X реализовано графическое представление баз данных, то каждому компоненту соответствует определенное условное графическое обозначение. Так, сущность изображается блоком, как показано на рис. 1. Если сущность зависима от идентификаторов, то углы блока закругляются.

Рис. 1. Синтаксис сущности

Каждой сущности присваивается уникальное имя и номер, разделяемые косой чертой и помещаемые над блоком.

Номер сущности – положительное число. Именем сущности является существительное (возможно – с прилагательными и предлогами), описывающее представляемое сущностью множество предметов.

Хотя одна и та же сущность может быть изображена на любом числе диаграмм, на каждой конкретной диаграмме она должна быть представлена только один раз.

По итогам сказанного выведем общие правила, связанные с сущностями:

1. Каждая сущность должна иметь уникальное имя, и к одному и тому же имени должна всегда применяться одна и та же интерпретация. Одна и та же интерпретация не может применяться к различным именам, если только они не являются псевдонимами.

2. Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые либо принадлежат сущности, либо наследуются через отношение.

3. Сущность обладает одним или несколькими атрибутами, которые однозначно идентифицируют каждый экземпляр сущности.

4. Каждая сущность может обладать любым количеством отношений с другими сущностями модели.

5. Если внешний ключ целиком используется в качестве первичного ключа сущности или его части, то сущность является зависимой от идентификатора. И наоборот, если используется только часть внешнего ключа или вообще не используются внешние ключи, то сущность является независимой от идентификатора.

Отношения связи

Из приведенного ранее определения отношения следует, что экземпляр сущности-потомка может существовать только при существовании сущности-родителя. Например, специфическое отношение связи будет существовать между сущностями ПОКУПАТЕЛЬ и ЗАКАЗ_НА_ПОКУПКУ, если покупатель производит ноль, один или более заказов на покупку, а каждый заказ на покупку должен производиться одним покупателем. IDEF1X-модель описывает совокупность или множество отношений между двумя сущностями. Специфический экземпляр отношения связывает специфические экземпляры сущностей. Например, экземпляром отношения является «покупатель Иван Иванов произвел заказ на покупку №123».

Отношение связи может также определяться с помощью указания мощности отношения. А именно определяется, какое количество экземпляров сущности-потомка может существовать для каждого экземпляра сущности-родителя. В IDEF1X могут быть выражены следующие мощности отношений:

1. Каждый экземпляр сущности-родителя может иметь ноль, один или более связанных с ним экземпляров сущности-потомка.

2. Каждый экземпляр сущности-родителя должен иметь не менее одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка.

3. Каждый экземпляр сущности-родителя может иметь не более одного связанного с ним экземпляра сущности-потомка.

4. Каждый экземпляр сущности-родителя связан с некоторым фиксированным числом экземпляров сущности-потомка.

Если экземпляр сущности-потомка однозначно определяется своей связью с сущностью-родителем, то отношение называется идентифицирующим. В противном случае отношение называется неидентифицирующим. Например, если с каждым проектом связано одно или более заданий и задания однозначно идентифицируются только в пределах своего проекта, то между сущностями ПРОЕКТ и ЗАДАНИЕ будет существовать идентифицирующее отношение. То есть для того, чтобы однозначно идентифицировать одно задание среди других заданий, должен быть известен проект, с которым связано это задание.

И наоборот, хотя, например, между сущностями ПОКУПАТЕЛЬ и ЗАКАЗ_НА ПОКУПКУ может существовать отношение зависимого существования, заказы на покупку могут однозначно идентифицироваться номером заказа на покупку без идентификации ассоциированного покупателя.

Могут быть также определены утверждения, относящиеся к нескольким отношениям сразу. Утверждение такого рода может быть задано с помощью булевского выражения, которое регламентирует два или более отношений.

Другим типом ограничения является " утверждение пути", регламентирующего отношение между экземплярами сущности-родителя и сущности-потомка, при котором эти сущности могут быть связаны либо прямо, либо косвенно через две ли более различные последовательности отношений. Например, сущность ОТДЕЛ может иметь две сущности-потомка: СЛУЖАЩИЙ и ПРОЕКТ. Если сущности СЛУЖАЩИЙ и ПРОЕКТ обладают общей сущностью-потомком с именем НАЗНАЧЕНИЕ_ПРОЕКТА, то НАЗНАЧЕНИЕ_ПРОЕКТА косвенно связано с сущностью ОТДЕЛ двумя разными путями отношений. Утверждение пути может устанавливать, что " служащие могут быть приписаны только к тем проектам, которыми занимается отдел, где служащие работают".

Специфическое отношение связи изображается линией, проводимой между сущностью-родителем и сущностью-потомком с точкой на конце линии у сущности-потомка. Мощность помещается около этой точки, по умолчанию она - " ноль, один или много".

Буква Р (positive) означает мощность " один или много". Буква Z (zero) – " ноль или один". Если мощность в точности равна некоторому числу N, это число (целое, положительное) и помещается около точки (рис. 2).

Рис. 2. Синтаксис мощности отношения

Идентифицирующее отношение между сущностью-родителем и сущностью-потомком изображается сплошной линией (рис. 3).

Рис. 3. Синтаксис идентифицирующего отношения

Если существует идентифицирующее отношение, то сущность-потомок всегда является зависимой от идентификатора сущностью, изображаемой блоком с закругленными углами. При этом атрибуты первичного ключа сущности-родителя наследуются атрибутами первичного ключа сущности-потомка.

Пунктирная линия изображает неидентифицирующее отношение между сущностью-родителем и сущностью-потомком (рис. 4). В неидентифицирующем отношении и сущность-родитель, и сущность-потомок будут независимыми от идентификаторов сущностями, если только хотя бы одна из них не будет сущностью-потомком в некотором другом отношении, являющемся идентифицирующим отношением.

Рис. 4. Синтаксис неидентифицирующего отношения

Отношению дается имя, выражаемое глаголом и помещаемое возле линии отношения. Имя каждого отношения между двумя данными сущностями должно быть уникальным, но имена отношений в модели не обязаны быть уникальными. Имя отношения всегда формируется с точки зрения родителя, так что может быть образовано предложение соединением имени сущности-родителя, имени отношения, выражения мощности и имени сущности-потомка.

Например утверждение " Проект состоит из одного или более заданий" может быть выведено из отношения, изображающего ПРОЕКТ в качестве сущности-родителя, ЗАДАНИЕ - в качестве сущности-потомка с символом мощности Р, СОСТОИТ_ИЗ - в качестве имени отношения. Стоит обратить внимание, что отношение должно оставаться по-прежнему верным при формулировке в обратном направлении, хотя отношение " от потомка к родителю" явно не именуется. В предыдущем примере это звучит следующим образом: " ЗАДАНИЕ является частью в точности одного ПРОЕКТА".

Таким образом, правила отношений связи:

1. Специфическое отношение всегда имеет место между в точности двумя сущностями, сущностью-родителем и сущностью-потомком.

2. Экземпляр сущности-потомка всегда должен быть связан в точности с одним экземпляром сущности-родителя.

3. Экземпляр сущности-родителя может быть связан с любым числом (от нуля и более) экземпляров сущности-потомка, где это число зависит от указанной мощности.

4. В идентифицирующем отношении сущность-потомок всегда является зависимой от идентификаторов сущностью.

5. Сущность может быть связана с любым количеством других сущностей как в качестве потомка, так и в качестве родителя.

Отношения категоризации

Сущности используются для изображения понятия " предметы, в информации о которых мы нуждаемся". Так как некоторые реально существующие объекты являются категориями других реально существующих объектов, то некоторые сущности должны, в некотором смысле, быть категориями других сущностей. Допустим, например, что служащие являются теми объектами, о которых необходима информация. Хотя некоторая информация обо всех служащих нам известна, может потребоваться дополнительная информация об их зарплате. Информация о зарплате штатных служащих будет отличаться от информации о зарплате служащих-почасовиков. Однако ШТАТНЫЙ_СЛУЖАЩИЙ и СЛУЖАЩИЙ_ПОЧАСОВИК - это категории сущности СЛУЖАЩИЙ. В IDEF1X-модели они связаны друг с другом через категориальное отношение.

Отношение полной категоризации - отношение между двумя или более сущностями, в котором каждый экземпляр одной сущности, называющейся общей сущностью, связан в точности с одним экземпляром одной и только одной из других сущностей, называемых сущностями-категориями. Каждый экземпляр общей сущности и связанный с ним экземпляр одной из категорных сущностей изображают один и тот же предмет реального мира и поэтому обладают одним и тем же уникальным идентификатором. В предыдущем примере СЛУЖАЩИЙ является общей сущностью, а ШТАТНЫЙ_СЛУЖАЩИЙ и СЛУЖАЩИЙ_ПОЧАСОВИК являются сущностями-категориями.

Сущности-категории, связанные с одной общей сущностью, всегда являются взаимоисключающими. То есть экземпляр общей сущности может соответствовать экземпляру только одной сущности-категории. Из этого следует, что служащий не может быть одновременно и штатным, и почасовиком. IDEF1X-синтаксис допускает, однако, существование неполного множества категорий. Если существует экземпляр общей сущности, не связанный ни с каким экземпляром из сущностей-категорий, то такое отношение называется отношением неполной категоризации.

Значение некоторого атрибута в экземпляре общей сущности определяет, с какими из возможных сущностей-категорий он связан. Этот атрибут называется дискриминатором отношения категоризации. В предыдущем примере дискриминатором может быть ТИП_СЛУЖАЩЕГО.

Отношение категоризации изображается линией, ведущей из общей сущности к подчеркнутому кругу. Отдельные линии ведут из подчеркнутого круга к каждой из сущности-категории. Для сущности-категории мощность не указывается, поскольку она всегда равна нулю или единице. Сущности-категории всегда зависимы от идентификаторов (рис. 5). Общая сущность независима, если только ее идентификатор не наследуется через некоторое другое отношение.

Рис. 5. Синтаксис отношения категоризации

Если круг подчеркнут дважды, это указывает на полноту множества сущностей-категорий. Если круг подчеркнут один раз, это указывает на неполноту множества категорий.

Имя атрибута общей сущности, используемое в качестве дискриминатора, записывается рядом с кружком. Хотя само отношение точно не именуется, отношение между общей сущностью и сущностью-категорией может звучать как " может быть". Например, СЛУЖАЩИЙ может быть ШТАТНЫМ_СЛУЖАЩИМ. Если мы имеем полный набор сущностей-категорий, то отношение может звучать как " должен быть". Например, СЛУЖАЩИЙ должен быть ШТАТНЫМ_СЛУЖАЩИМ либо СЛУЖАЩИМ_ПОЧАСОВИКОМ. В обратном направлении отношение звучит как " есть". Например, СЛУЖАЩИИ_ПОЧАСОВИК есть СЛУЖАЩИЙ.

Общая сущность и каждая сущность-категория должны иметь те же ключевые атрибуты. Однако, в сущностях-категориях могут использоваться имена ролей.

Правила отношений категоризации:

1. Сущность-категория может иметь только одну общую сущность. Это означает, что для каждого отношения категоризации может быть только один элемент из множества категорий.

2. Сущность-категория, принадлежащая одному отношению категоризации, может быть общей сущностью в другом отношении категоризации.

3. Сущность может быть общей сущностью в любом количестве отношений категоризации. (Например, сущности СЛУЖАЩИЙ_ЖЕНЩИНА и СЛУЖАЩИЙ_МУЖЧИНА могут быть другим множеством категорий для общей сущности СЛУЖАЩИЙ).

4. Сущность-категория не может быть сущностью-потомком в идентифицирующем отношении.

5. Атрибуты первичного ключа сущности-категории должны совпадать с атрибутами первичного ключа общей сущности.

6. Все экземпляры сущности-категории имеют одно и то же значение дескриминатора и все экземпляры других категорий должны иметь другие значения дескриминаторов.

Неспецифические отношения

И отношение родитель-потомок, и отношение категоризации рассматриваются как специфические отношения, поскольку они точно определяют, как экземпляры одной сущности связаны с экземплярами другой. В полностью детализированной IDEF1X-модели все связи между сущностями должны быть выражены как специфические отношения. Однако при первоначальной разработке модели часто полезно устанавливать неспецифическое отношение между двумя сущностями. Эти неспецифические отношения детализируются на более поздних стадиях построения модели.

Неспецифическое отношение, называемое также отношением многого ко многому, - это связь между двумя сущностями, при которой каждый экземпляр первой сущности связан с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров второй сущности, а каждый экземпляр второй сущности связан с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров первой сущности. Например, если служащий может быть занят во многих проектах, а в проекте может быть занято много служащих, то отношение между сущностями СЛУЖАЩИЙ и ПРОЕКТ является неспецифическим отношением. При дальнейшей разработке модели неспецифическое отношение может быть заменено на специфическое отношение посредством введения третьей сущности, такой, как ИСПОЛНИТЕЛЬ_ПРОЕКТА, являющейся общей сущностью-потомком в определенных отношениях связи с сущностями СЛУЖАЩИЙ и ПРОЕКТ. Новые отношения будут определять, что служащий занят в произвольном количестве (в том числе нулевом) проектов и что проект обладает произвольным (в том числе нулевым) количеством исполнителей. Каждый исполнитель проекта существует только для одного служащего и только для одного проекта. Сущности, введенные для разрешения неспецифического отношения, называются иногда сущностями пересечения или ассоциативными сущностями.

Неспецифическое отношение может быть далее определено с помощью указания мощности на обоих направлениях отношения. Для определения неспецифического отношения может использоваться любая комбинация мощностей.

Заметим, что если на любом из концов отношения имеется мощность " ровно один", то отношение является специфическим.

Неспецифическое отношение изображается линией, соединяющей две связанные сущности и имеющей точки на обоих концах (рис. 6). Мощность может указываться на обоих концах отношения подобно тому, как показано на рис. 2. Аналогично для указанного значения мощности рядом с точкой может размещаться положительное целое число или диапазон таких чисел. Установкой по умолчанию для мощности является " ноль, один или много".

Рис. 6. Синтаксис неспецифических отношений

Неспецифическому отношению дается двойное имя. Имена отношений выражаются грамматическими оборотами глаголов (глагол, дополненный, возможно, наречиями и предлогами), размещаемыми рядом с линией отношения и разделенными косой чертой.

Порядок имен отношений зависит от относительных позиций сущностей. Первое имя назначается слева направо (сверху вниз), а второе – в обратном порядке. Отношение называется таким образом, чтобы при соединении имен сущности с именами отношения получались предложения. Например, из неспецифического отношения с меткой " имеет/занят" между сущностями ПРОЕКТ и ИСПОЛНИТЕЛЬ могут быть сформулированы утверждения " Проект имеет ноль, один или много служащих" и " Служащий занят ни в одном, в одном, или во многих проектах".

Правила неспецифических отношений:

1. Неспецифическое отношение имеет место только между двумя сущностями.

2. Экземпляр одной из сущностей может быть связан с произвольным (в том числе нулевым) количеством экземпляров другой сущности в зависимости от указанной мощности.

3. Для полной разработки модели неспецифические отношения должны быть заменены специфическими.

Атрибуты

Напомним, что атрибут представляет тип характеристик или свойств, ассоциированных со множеством реальных или абстрактных объектов (людей, объектов, мест, событий, состояний, идей, пар предметов и т. д. ). Экземпляр атрибута - это определенная характеристика отдельного элемента множества. Экземпляр атрибута определяется типом характеристики и ее значением, называемым значением атрибута. В IDEF1X-модели атрибуты ассоциируются со специфическими сущностями. Таким образом, экземпляр сущности должен обладать единственным определенным значением для ассоциированного атрибута. Например, ассоциированными с сущностью СЛУЖАЩИЙ могут быть атрибуты ФАМИЛИЯ_СЛУЖАЩЕГО и ДАТА_РОЖДЕНИЯ. Экземпляр сущности СЛУЖАЩИЙ может иметь в качестве значений атрибутов " Иванов" и " 27 февраля 1973".

Сущность должна обладать атрибутом или комбинацией атрибутов, чьи значения однозначно определяют каждый экземпляр сущности. Эти атрибуты образуют первичный ключ сущности.

Например, первичным ключем сущности СЛУЖАЩИЙ может быть атрибут НОМЕР_СЛУЖАЩЕГО, тогда как атрибуты ФАМИЛИЯ_СЛУЖАЩЕГО и ДАТА_РОЖДЕНИЯ будут другими атрибутами.

В дополнение к " собственным" атрибутам сущности, являющимся основными характеристиками представляемых сущностью предметов, атрибут может " наследоваться" сущностью через специфическое отношение или отношение категоризации, в котором сущность является сущностью-потомком. Например, если каждый служащий приписан к какому-нибудь отделу, то атрибут НОМЕР_ОТДЕЛА может быть атрибутом сущности СЛУЖАЩИЙ, наследуемым через отношение сущности СЛУЖАЩИЙ к сущности ОТДЕЛ. Сущность ОТДЕЛ будет собственником атрибута НОМЕР_ОТДЕЛА. Важно помнить, что через отношение могут наследоваться только атрибуты первичных ключей. Например, атрибут НАЗВАНИЕ_ОТДЕЛА не может быть наследуемым атрибутом сущности СЛУЖАЩИЙ, если этот атрибут не является частью первичного ключа для сущности ОТДЕЛ.

Каждый атрибут идентифицируется уникальным именем, выражаемым существительным, описывающим представляемую атрибутом характеристику.

Атрибуты изображаются в виде списка их имен внутри блока ассоциированной сущности, причем каждый атрибут занимает отдельную строку. Атрибуты, определяющие первичный ключ, размещаются наверху списка и отделяются от других атрибутов горизонтальной чертой (рис. 7).

Рис. 7. Синтаксис атрибутов и ключей

Правила атрибутов:

1. Каждый атрибут должен иметь уникальное имя, а одному и тому же имени должно соответствовать одно и то же значение. Кроме того, одно и то же значение не может соответствовать различным именам, если только имена не являются псевдонимами.

2. Сущность может обладать любым количеством атрибутов. Каждый атрибут принадлежит в точности одной сущности.

3. Сущность может обладать любым количеством наследуемых атрибутов, но наследуемый атрибут должен быть частью первичного ключа соответствующей сущности-родителя или общей сущности.

4. Каждый экземпляр сущности должен иметь значение для каждого атрибута (правило необращения в ноль).

5. Ни один из экземпляров сущности не может обладать более чем одним значением для связанного с сущностью атрибута (правилом неповторяемости).

Ключи

При создании сущности в IDEF1X-модели, одним из главных вопросов, на который нужно ответить, является: " Как можно идентифицировать уникальную запись? ". Для этого требуется уникальная идентификация каждой записи в сущности, для того чтобы правильно создать логическую модель данных. Напомним, что сущности в IDEF1X всегда имеют ключевую область и, поэтому в каждой сущности должны быть определены ключевые атрибуты.

Выбор первичного ключа для сущности является очень важным шагом, и требует большого внимания. В качестве первичных ключей могут быть использованы несколько атрибутов или групп атрибутов. Атрибуты, которые могут быть выбраны первичными ключами, называются кандидатами в ключевые атрибуты (потенциальные атрибуты). Кандидаты в ключи должны уникально идентифицировать каждую запись сущности. В соответствии с этим, ни одна из частей ключа не может быть нулевой, не заполненной или отсутствующей.

Например, для того, чтобы корректно использовать сущность СОТРУДНИК в IDEF1X-модели данных (а позже в базе данных), необходимо иметь возможность уникально идентифицировать записи. Правила, по которым вы выбираете первичный ключ из списка предполагаемых ключей, очень строги, однако могут быть применены ко всем типам баз данных и информации. Правила устанавливают, что атрибуты и группы атрибутов должны:

Уникальным образом идентифицировать экземпляр сущности.
Не использовать нулевых значений.
Не изменяться со временем. Экземпляр идентифицируется при помощи ключа. При изменении ключа, соответственно меняется экземпляр.
Быть как можно более короткими для использования индексирования и получения данных. Если вам нужно использовать ключ, являющийся комбинацией ключей из других сущностей, убедитесь в том, что каждая из частей ключа соответствует правилам.

Для наглядного представления о том, как целесообразно выбирать первичные ключи, приведем следующий пример - выберем первичный ключ для знакомой нам сущности " СОТРУДНИК":

Атрибут " ID сотрудника" является потенциальным ключом, так как он уникален для всех экземпляров сущности СОТРУДНИК.
Атрибут " Имя сотрудника" не очень хорош для потенциального ключа, так как среди служащих на предприятии может быть, к примеру, двое Иванов Петровых.
Атрибут " Номер страхового полиса сотрудника" является уникальным, но проблема в том, что СОТРУДНИКА может не иметь такового.
Комбинация атрибутов " имя сотрудника" и " дата рождения сотрудника" может оказаться удачной для наших целей и стать искомым потенциальным ключом.

После проведенного анализа можно назвать два потенциальных ключа. Первый – " Номер сотрудника" и второй – комбинация двух других.

При выборе первичного ключа для сущности, разработчики модели часто используют дополнительный (суррогатный) ключ, т. е. произвольный номер, который уникальным образом определяет сущность. Таким примером является атрибут " Номер сотрудника". Суррогатный ключ как раз лучше всего подходит на роль первичного ключа, потому что является коротким и быстрее всего идентифицирует экземпляры в объекте.

Потенциальные ключи, которые не выбраны первичными, могут быть использованы в качестве вторичных, или альтернативных ключей. С помощью альтернативных ключей часто отображают различные индексы доступа к данным в конечной реализации реляционной базы.

Если сущности в IDEF1X диаграмме связаны, связь передает ключ (или набор ключевых атрибутов) дочерней сущности. Эти атрибуты называются внешними ключами. Внешние ключи определяются как атрибуты первичных ключей родительского объекта, переданные дочернему объекту через их связь. Передаваемые атрибуты называются мигрирующими.

Заключение

В данной курсовой работе я попытался раскрыть методологию информационного моделирования IDEF1X, поэлементно проанализировав ее работу и разобрав основные особенности. Хочется отметить, что IDEF1X широко применяется в различных организациях, во-первых, из-за своей приближенности к реальной жизни, и, во-вторых, из-за относительной простоты реализации в соответствующих программных средах (например, ERWin).

Одним из главных преимуществ IDEF1X по сравнению с другими многочисленными методами разработки реляционных баз данных, является жесткая и строгая стандартизация моделирования. Таким образом, установленные стандарты позволяют избежать различной трактовки построенной модели.

Хочется заметить, что использование метода IDEF1X наиболее целесообразно для построения логической структуры базы данных после того, как все информационные ресурсы исследованы (скажем с помощью метода IDEF1) и решение о внедрении реляционной базы данных, как части корпоративной информационной системы, было принято.

Не стоит при этом забывать, что средства моделирования IDEF1X специально разработаны для построения реляционных информационных систем, и если существует необходимость проектирования другой системы, скажем объектно-ориентированной, то лучше избрать другие методы моделирования.

Список используемой литературы

1. Верников, Г. Стандарт IDEF1X. – URL: http: //www. in4business. ru/articles/subject_324/article_139. html. Дата обращения: 10. 04. 2012;

2. Коннолли, Т., Бегг, К., Страчан, А. Базы данных: проектирование, реализация и сопровождение. Теория и практика, 2-е изд.: Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2001;

3. Маклаков, С. В. BPWin и ERWin. CASE-средства разработки информационных систем. - М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2005;

4. Хомоненко, А. Д., Цыганков, В. М., Мальцев, М. Г. Базы данных. Учебник для вузов. – М.: КОРОНА-принт, 2004;

5. IDEF. – URL: http: //ru. wikipedia. org/IDEF. Дата обращения: 12. 04. 2012;

6. IDEF1X. Электронный учебник. – URL: http: //dit. isuct. ru/ivt/books/CASE/case10/idef1x/title. htm. Дата обращения: 09. 04. 2012.