Vergleich von Netzwerk- und relationalen Datenbanken


Hausarbeit, 2016

18 Seiten, Note: 1,0


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einleitung

2 Aufbau der Datenbankmodelle
2.1 Netzwerk-Datenbankmodell
2.1.1 Historisches
2.1.2 Aufbau
2.2 Relationales Datenbankmodell

3 Untersuchungskriterien

4 Informationssuche
4.1 Netzwerk-Datenbankmodell
4.2 Relationales Datenbankmodell

5 Strukturelle Unabhängigkeit
5.1 Netzwerk-Datenbankmodell
5.1.1 Hinzufügen und Entfernen von Attributen
5.1.2 Hinzufügen und Entfernen von Objekttypen
5.2 Relationales Datenbankmodell
5.2.1 Hinzufügen und Entfernen von Attributen
5.2.2 Hinzufügen und Entfernen von Objekttypen

6 Schlussbetrachtung

Literaturverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

Das Thema dieser Hausarbeit ist der Vergleich von zwei Datenbankmodellen, dem Netzwerk- und dem relationalen Datenbankmodell. Beide Modelle dienen der forma­len Modellierung von Datenstrukturen. Chronologisch betrachtet entstand das Netzwerk­Datenbankmodell vor dem relationalen, das versucht, die Schwächen des älteren Modells zu kompensieren. Heute hat sich das relationale Datenbankmodell zum Standard für Un­ternehmen weltweit etabliert und wird daher sogar in Schulen unterrichtet.

Ziel dieser Arbeit ist der Vergleich der beiden Datenbankmodelle. Zu diesem Zweck wird zunächst deren Aufbau erläutert und ein kurzer geschichtlicher Überblick gegeben. An­schließend werden die Modelle unter definierten einheitlichen Untersuchungskriterien ge­genübergestellt, bewertet und abschließend beurteilt.

Folgende Fragen sollen im Zuge dieser Arbeit beantwortet werden: Inwieweit dienen die beiden Architekturen einer benutzerfreundlichen und schnellen Informations suche in der Datenbank? Beschreiben die Modelle den konzeptionellen Aufbau ausreichend unabhän­gig von der physikalischen Implementierung? Wie wirken sich infolgedessen Datenstruk­turänderungen auf die von der Datenbank abhängigen Anwendungen aus?

2 Aufbau der Datenbankmodelle

Im Folgenden werden zwei logische Datenbankmodelle vorgestellt. Zuerst werden einlei­tend der geschichtliche Kontext und das Netzwerk-Datenbankmodell erläutert. Anschlie­ßend wird die Struktur des relationalen Datenbankmodells charakterisiert.

2.1 Netzwerk-Datenbankmodell

2.1.1 Historisches

Die ersten Datenbankmanagementsysteme basierten auf Dateisystemen und speziell an­gepassten Anwendungen. Die Nutzer des Systems wurden nicht von den technischen Hin­tergründen der Dateiablage innerhalb der Datenbank verschont. Das Wissen um die Struk­tur der physikalischen Implementierung musste bei dem Programmierer vorausgesetzt sein. Dies schränkte die Benutzbarkeit der Datenbanken und die Produktivität stark ein. Erst ab Anfang der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts bewährte sich die Drei-Ebenen­Architektur.

Bei der Drei-Ebenen-Architektur wird die interne Ebene, d. h. die Einzelheiten der phy­sikalischen Struktur, von der konzeptionellen Modellierungsperspektive und der externen Anwendersicht getrennt. Durch diese Unterteilung der Funktionalitäten nach den Sicht­weisen der verschiedenen Benutzergruppen ergibt sich eine klare Trennung von Logik und maschinenorientiertem Denken.1 Die Drei-Ebenen-Architektur ebnete den Weg für die Benutzung von abstrakten Modellen zur Darstellung der Beziehungen von Daten, wie es auch das hierarchische Datenbankmodell ist.2

In den späten 1960er Jahren bekannt gewordene Datenbanksysteme basierten auf dem hierarchischen Prinzip der Datenspeicherung. Primär das von IBM entwickelte Informa­tion Management System (IMS) war bis in die 1980er Jahre weit verbreitet. Ein weiteres Beispiel für erfolgreiche hierarchische Datenbanken ist System 2000, das seine Ursprün­ge in den 1970er Jahren hat.3 Wenig später wurde von der Conference on Data Systems Languages (CODASYL) das Netzwerk-Datenbankmodell vorgeschlagen, das die Strenge Baumhierarchie durch ein flexibleres Netzwerk ablöste.4 2.1.2 Aufbau

Bei dem Netzwerk-Datenbankmodell kann zwischen zwei Strukturelementen unterschie­den werden: den Record-Typen und den Sets. Ein Record-Typ umfasst eine Gruppe von Datensätzen, den Records. Die Beziehung zwischen einzelnen Record-Typen wird über explizite Pointermechanismen gesteuert, die sich Set-Typen oder Sets nennen. Ein Owner zeigt über die Sets auf seine Member. Die Sets werden bereits bei der Modellierung de- liniert und können nicht dynamisch angepasst werden. Ein Record-Typ kann gleichzeitig Member in mehreren Sets und Owner in mehreren Sets sein.5

Hierdurch können zwischen Knotenpunkten sowohl 1-zu-l- als auch 1-zu-n-Beziehungen bestehen. N-zu-m-Beziehungen, d. h. mehrere Records des einen werden mehreren Records des anderen Record-Typ zugeordnet, können nur mithilfe eines zusätzlichen Record-Typs abgebildet werden.6 Abbildung 1 zeigt ein Beispiel für das Netzwerk­Datenbankmodell. Die Record-Typen sind als Rechtecke und die Sets als Pfeile darge- stellt.7

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 1: Beispiel für ein Netzwerk-Datenbankmodell

2.2 Relationales Datenbankmodell

Das relationale Datenbankmodell wurde 1970 in einer Arbeit des IBM- Datenbanktheoretikers Edgar F. Codd vorgeschlagen. Es begeisterte viele zeitgenössische Wissenschaftler aufgrund seiner Einfachheit und mathematischen Präzision.8 Das rela­tionale Modell ist genau wie das hierarchische Modell angetrieben von der Motivation, die technische und logische Ebene der Datenbank zu trennen. Allerdings beobachtete Codd eine Reihe von Nachteilen der existierenden ersten Generation von Modellen und verfolgte daraufhin einen anderen Ansatz.9

Beim relationalen Datenbankmodell werden alle Daten in Relationen gespeichert. Jede Relation hat einen eindeutigen Namen und eine beliebige Anzahl von benannten Attri­buten, jedoch mindestens eins. Stellt man sich eine Relation als Tabelle vor, setzen sich die Spalten aus den Attributen zusammen. Besonders erwähnenswert ist, dass jedes At­tribut von Anfang an einen klar definierten Datentyp besitzt und nur zugelassene Werte in die Datenbank übernommen werden. Jede Zeile der Tabelle beschreibt ein eindeutig identifizierbares Tupel. Jedes Tupel besitzt genau einen atomaren Wert für jedes Attribut, wobei Werte auch nicht gesetzt sein können (Nullwert). Die Reihenfolge von Tupeln und Attributen ist nicht relevant.10

Um Datensätze, d. h. Tupel, einer Relation eindeutig identifizieren zu können, wird ein Attribut oder eine Kombination von Attributen als Primärschlüssel definiert. Jeder Da­tensatz kann über diesen unikalen Primärschlüssel adressiert werden. Weitere Attribute, die ein Tupel ebenfalls identifizieren könnten, aber nicht Primärschlüssel sind, nennen sich Schlüsselkandidaten. Ein Schlüssel mit mehreren Attributen wird Zusammengesetz­ter Schlüssel genannt. Neben der Eindeutigkeit muss ein zusammengesetzter Schlüssel auch das Minimalitätsprinzip erfüllen: Keine Teilmenge des Schlüssels darf an sich ein­deutig sein, sonst muss der Schlüssel auf diese Teilmenge reduziert werden.

Ein wichtiger Aspekt beim relationalen Datenbankmodell sind Beziehungen zwischen Relationen. Ein Primärschlüsselattribut der einen Relation kann als Fremdschlüsselat­tribut in einer anderen Relation vorhanden sein. Ein Tupel der einen Relation kann so mit einem Tupel der anderen verknüpft werden. Anders als Primärschlüsselfelder müssen Fremdschlüssel nicht eindeutig sein. Allerdings muss die Referenz vom Fremdschlüs- sei in Richtung Primärschlüsselfeld der ״Mutterrelation“ unzweideutig möglich sein, und vor allem darf kein Fremdschlüssel einen Wert repräsentieren, zu dem es keinen Primär­Schlüssel gibt. Die Bewahrung dieser Regeln wird unter dem Begriff referenzielle Integri­tät zusammengefasst.11

Jeder Attributwert muss vom Datentyp des Attributfeldes sein. Wird hiergegen verstoßen, ist die Relation unnormalisiert. Unter einer Normalisierung versteht man die Eliminierung von komplexen Daten, z. B. Auflistungen von Werten innerhalb einzelner Tupel. Sind alle Attribute frei von Wiederholungsgruppen und von einem atomaren Datentyp, ist die Relation in der ersten Normalform.12

Es gibt weitere Normalformen, die Verfahren bieten, um intransitive, d. h. nicht vollstän­dige, Abhängigkeiten der Nichtschlüsselattribute von Primärschlüsselattributen zu elimi­nieren. In der Theorie sind sechs Normalformen definiert. In der Praxis hingegen wird sehen eine höhere Normalform als die dritte umgesetzt, da die Bedingungen schwer zu erkennen oder zu verstehen sind. Eine maximale Normalisierung ist auch nicht unbedingt nötig. Relationen können mit Absicht in einer niedrigen Normalform gelassen werden, wenn dadurch z. B. eine höhere Performance erreicht wird.13

Mit dem relationalen Datenbankmodell können 1-zu-l- sowie 1-zu-n-Beziehungen reali­siert werden. N-zu-m-Beziehungen zwischen zwei Relationen können nur mithilfe einer zusätzlichen Koppelrelation abgebildet werden.

In Abbildung 2 ist das Modell beispielhaft tabellarisch dargestellt, wobei die Pfeile Be­Ziehungen über Fremdschlüssel darstellen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Beispiel für ein relationales Datenbankmodell

[...]


1 Vgl. Batini etai. (1992), Seite 29.

2 Vgl. Abiteboul etai. (1995), Seite 3.

3 Vgl. Batini etai. (1992), Seite 378.

4 Metaxides etai. (1971).

5 ־Vgl. Skronn (1973), Seite 349.

6 Vgl. Taylor etai. (1976), Seite 72.

7 Vgl. ebd., Seite 70.

8 Vgl. Elmasri etai. (2011), Seite 59.

9 Vgl. Codd (1970), Seite 377.

10 ״Vgl. Connolly etai. (2005), Seite 71 bis 77.

11 Vgl. ebd., Seite 78 bis 83.

12 Vgl. Codd (1970), Seite 381.

13 Vgl. Elmasri etai. (2011), Seite 518.

Ende der Leseprobe aus 18 Seiten

Details

Titel
Vergleich von Netzwerk- und relationalen Datenbanken
Hochschule
FOM Hochschule für Oekonomie & Management gemeinnützige GmbH, Dortmund früher Fachhochschule
Note
1,0
Autor
Jahr
2016
Seiten
18
Katalognummer
V435380
ISBN (eBook)
9783668778313
ISBN (Buch)
9783668778320
Sprache
Deutsch
Schlagworte
Datenbankmodell, Netzwerk-Datenbank, Netzwerkdatenbank, Relationale Datenbank, Datenbankarchitektur
Arbeit zitieren
Dominik Kropp (Autor), 2016, Vergleich von Netzwerk- und relationalen Datenbanken, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/435380

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