Fundamentos y Arquitectura de las Bases de Datos: Objetivos y Niveles de Abstracción

Objetivos de una Base de Datos

Los objetivos principales de una base de datos se centran en la eficiencia, seguridad y facilidad de acceso a la información. A continuación, se detallan los más importantes:

• Independencia: Se refiere a la separación entre los datos y las aplicaciones que los utilizan. Se distinguen dos tipos:
  • Independencia física: Permite modificar el esquema físico sin afectar a los esquemas superiores.
  • Independencia lógica: Permite modificar el esquema conceptual sin necesidad de modificar los programas de aplicación.
• Redundancia mínima de información: Busca minimizar la duplicación innecesaria de datos para evitar inconsistencias. Se implementan mecanismos de seguimiento de las operaciones realizadas en la base de datos mediante procesos de auditoría.
• Versatilidad: Ofrece múltiples criterios de búsqueda de información para facilitar el acceso a los datos por parte del usuario.
• Seguridad: Garantiza la protección de los datos contra accesos no autorizados o malintencionados.
• Integridad: Asegura la consistencia y validez de la información almacenada, respondiendo a fallos de hardware, errores de software, actualizaciones incompletas e inserción de datos incorrectos.
• Respaldo y recuperación: Proporciona mecanismos para realizar copias de seguridad y restaurar la información en caso de fallos.
• Tiempo de respuesta óptimo: Busca minimizar el tiempo que transcurre desde que el usuario realiza una petición hasta que recibe una respuesta.
• Control de la concurrencia: Gestiona el acceso simultáneo de múltiples usuarios a la base de datos, evitando conflictos y garantizando la consistencia de los datos.

Definición de Base de Datos

Una base de datos es un conjunto de datos almacenados de forma organizada y estructurada en un soporte de información, gestionado por un ordenador.

Arquitectura de una Base de Datos

Uno de los objetivos de un sistema de bases de datos es proporcionar una visión abstracta de la información, ocultando detalles sobre la organización y el almacenamiento de los datos. Para lograrlo, se utiliza una arquitectura de tres niveles:

Nivel Interno

Es el nivel más cercano al almacenamiento físico de los datos. Se describe mediante el esquema interno, que especifica cómo están almacenados los datos en el ordenador, incluyendo la organización de archivos, el acceso a los registros, el tipo y longitud de los registros, los campos que los componen, los campos clave, los índices, etc.

Nivel Conceptual

Se describe mediante el esquema conceptual, también conocido como esquema de la base de datos. Define todos los datos que intervendrán en el sistema, sin importar cómo o dónde se almacenarán. Se obtiene a partir de los requerimientos de los usuarios y contiene los datos elementales (campos), los datos compuestos (registros), las relaciones entre los datos y las reglas que rigen el funcionamiento de la empresa.

Nivel Externo

Representa la visión individual de cada usuario o grupo de usuarios de la base de datos. Se describe mediante el esquema externo, que es el conjunto de percepciones individuales de la base de datos. Cada visión individual se denomina subesquema o vista. Los subesquemas definen la parte del esquema conceptual que es de interés para un usuario o grupo de usuarios, sin preocuparse de la correspondencia con el esquema conceptual. Un subesquema puede ser compartido por varios usuarios, y cada usuario puede acceder a distintos subesquemas. Al crear un subesquema, es posible mezclar campos de distintos registros, omitir campos, cambiar el orden de los campos, añadir campos calculados, etc.