Fundamentos de Bases de Datos

Unidad Didáctica 1: Introducción a las Bases de Datos y a los Sistemas de Administración de Bases de Datos

1.1 ¿Por qué usar una Base de Datos?

El área de bases de datos ha sido muy importante dentro de la Ciencia de la Computación y más

recientemente como parte esencial de las Tecnologías de Información. Al decir que el mundo vive en

la era de la información, lo primero que se viene a la mente es el lugar donde se almacenan los datos

requeridos para producir información, las Bases de Datos. Este término, también, ha pasado de ser

un término técnico a ser un término de uso diario en cualquier ámbito de trabajo en la vida diaria: la

escuela, la casa, la oficina. Debido a todo lo anterior, es necesario el poder aclarar primero estos

términos, y contestar las preguntas: ¿Qué es una Base de Datos? ¿Qué es un Sistema de

Administración de Base de Datos? ¿Qué Tecnología existía antes de la aparición de las Bases de

Datos? Qué ventajas y beneficios ofrecen las Bases de Datos y sus Sistemas de Administración

comparados con las tecnologías anteriores?.

Este primer módulo le permitirá introducirse al área de Bases de Datos y sus Sistemas asociados,

permitiéndole rápidamente conocer todos sus términos y conceptos. Se presentarán todos los

términos necesarios para comprender y aprovechar esta Tecnología. El modulo termina con la

presentación de ejemplos de diferentes Bases de Datos, que le permitirán entender y a la vez

diferenciar la manera en la cual la tecnología de Bases de Datos se aplica en casos de la vida real.

El propósito de una Base de Datos es:

… ayudar a la gente y a las organizaciones a llevar un registro de las cosas, de aquellos objetos

acerca de los cuales les interesa guardar datos. Estos datos son los que permitirán generar

información de esas cosas u objetos. Para comprender por qué es importante este

almacenamiento de datos, se puede primero analizar qué problemas se presentan cuando se

utilizan sólo datos, sin la estructura que ofrece una Base de Datos:

– Al tener sistemas aislados, con diferentes medios en los cuales se almacena

información, un mismo dato puede estar almacenado en diferentes lugares.

– Al estar el mismo dato almacenado en diferentes lugares, puede tener diferentes

valores en esos diferentes lugares, lo que puede provocar inconsistencias, si no se

logra tener esas copias con la información consistente.

Fundamentos de Bases de Datos

– La privacidad de datos se ve afectada, debido a que los departamentos necesitan

compartir datos, pero no todos los que custodian, solo los que consideran pueden

compartir, creando problemas al no contar con todo lo que necesitan, aunque la

empresa pueda tenerlos disponibles.

En la siguiente figura se observa que los sistemas en base a archivos manejan archivos separados,

provocando los problemas de redundancia antes mencionados:

En contraste, las bases de datos almacenan los datos en tablas simples, donde cada una de

ellas está definida para apoyar un tema o área especifica. Esto permite mantener una

definición sencilla, y un uso sencillo de la tabla, en consecuencia. Las tablas poseen una

estructura que permite relacionarlas fácilmente entre sí, a través del uso de llaves, o campos

comunes, que permiten una navegación sencilla y natural a través de ellas, siempre y cuando

su diseño sea el correcto.

En la siguiente figura se muestra lo que es una arquitectura de base de datos, donde se

observa que los datos son independientes de los programas que los utilizan, lo que ofrece

beneficios al eliminar los problemas de redundancia.

¿CUÁNDO SE REQUIERE USAR UN SISTEMA DE ADMINISTRACIÓN DE BASES DE DATOS?

Las ventajas de utilizar una Base de Datos, a través del software de administración, se puede

entender claramente en los siguientes casos:

1. Una base de datos permite almacenar grandes volúmenes de datos, con un mínimo de datos

duplicados. Esto permite tener un acceso rápido y eficiente a los mismos, cuando se requiere

obtener información a partir de ellos. Al estar almacenados en un lugar común, es factible

aplicar reglas de integridad, que permite validar su consistencia.

2. La información almacenada en una base de datos se integra eficientemente, y no posee

limitaciones impuestas por la organización de la empresa. Esta integración permite que los

datos seas usados eficientemente, y con un mínimo de problemas de integridad, por diferentes

usuarios y departamentos en toda la organización. Esto le ofrece como beneficio a un

administrador tener acceso a datos a los cuales antes no tenía acceso, por estar almacenados

en diferentes medios y sistemas.

3. Un beneficio muy importante se asocia a la calidad en los servicios de datos. La base de datos

permite tener una durabilidad y permanencia de los datos que no es cuestionable. Otro

aspecto relacionado a esta ventaja es que las transacciones que se ejecutan directamente

sobre la base de datos quedan registradas permanentemente, lo que permite su acceso

posterior, para cualquier consulta, o para la protección ante cualquier falla del sistema.

4. En teoría, una base de datos dura indefinidamente, hasta que se decide guardarla en un

ambiente fuera del uso directo de un sistema, o se decide borrarla definitivamente.

5. La durabilidad de una base de datos permite la recuperación de los datos a un estado estable,

antes de ocurrir la falla. Esto da la seguridad necesaria para ofrecer datos confiables a

cualquier sistema de misión crítica de una empresa, como sería el sistema en línea de ventas,

o en general, cualquier sistema en línea, tal como los que forman un negocio basado en

Internet.

6. Un Sistema de Administración de Bases de Datos permite compartir los datos de una Base de

Datos sencilla y eficientemente, a una comunidad de usuarios diferentes. Las vistas son el

medio que el software de administración de base de datos ofrece para que un grupo de

usuarios tenga acceso solo a la porción de la base de datos a la cual ellos tienen derecho de

acceso. De la misma forma, para un equipo de desarrollo de una aplicación, una vista le

permite el acceso a solo los datos que tienen derecho, de acuerdo a los requerimientos que el

sistema bajo desarrollo debe resolver.

7. El acceso concurrente a los datos es otra de las ventajas. Este acceso permite que diferentes

usuarios, a través de sus aplicaciones, accedan a los datos, mezclando sus operaciones, con la

seguridad que las mismas serán ejecutadas de tal forma que no se afecten negativamente

entre sí. Esta es una condición indispensable para el uso de una base de datos desde Internet.

viene el acceso no autorizado a la base de datos, los mensajes se encriptan de tal forma que

es casi imposible decodificarlos. Con esto se ofrece un ambiente seguro, que permite trabajar

de manera confiable con la base de datos.

1.2 ¿Qué es una base de datos?

Manejo de Datos en Base a Archivos

El manejo de información en computadoras se remonta a los años 60’s, cuando se inicia el uso

masivo de las computadoras. La creación de sistemas que manejaron los datos de áreas de negocios

fue muy intuitiva, siendo una gran responsabilidad de los desarrolladores de los mismos. La

tecnología disponible en esos primeros años del uso de las computadoras, no permitió el manejo de

los datos de una manera muy formal y eficiente. De ese manejo inicial de los datos, se definió lo que

hoy se conoce como el manejo de datos en base a archivos.

Sistemas en Base a Archivos.

Se caracterizaron por el manejo de los datos en función de la aplicación y del área a la que apoyaban,

asi como del personal que desarrolló esos sistemas.

Se definen como: “colección de programas de aplicación que ofrecen servicios para sus

usuarios finales”. El servicio más común era la generación de reportes para esos usuarios.

Un característica esencial de esos sistemas era el que cada programa (por lo tanto cada sistema)

definía y manejaba sus propios datos. Esta característica dio oportunidad a que se presentara su

principal debilidad, la redundancia de los datos, y por consecuencia, la posible fuente de

inconsistencias.

Un sistema en base a archivos se observa en la siguiente figura:

Limitaciones del Enfoque para el Manejo de Datos en Base a Archivos

El manejo de los datos en base a archivos presenta limitaciones muy importantes, para el desarrollo

rápido y eficiente de los mismos, así como en su operación. La operación de estos sistemas ofreció (y

ofrece aún) limitaciones que provocan problemas en su implantación:

La separación y aislamiento de los datos y los programas

o Cada programa mantiene su propio conjunto de datos a mantener y a utilizar. Esto

provoca la creación de “islas”, donde los datos se manejan aislados, limitados en el uso

a los sistemas que los definieron.

o Los usuarios de un programa pueden no estar concientes de que los datos que usan en

su programa, pudieran estar repetidos y estar siendo usados en otros programas.

La duplicación de datos.

o Los mismos datos se utilizan en diferentes programas.

o Desperdicio del espacio de almacenamiento, y más importante aún, el poder consultar

diferentes valores para el mismo dato, al estar este dato duplicado en diferentes

programas, sin un control para su acceso.

Dependencia de datos

o La estructura de los datos/archivos es definida de acuerdo a cada programa, por lo que

si los programas se definen en diferentes lenguajes de programación, y por lo tanto en

diferentes formatos, su integración es muy difícil.

Formatos de datos/archivos incompatibles

o Los programas escritos en diferentes lenguajes no permiten el acceso a datos

almacenados en formatos diferentes al lenguaje de un lenguaje particular.

La generación sin control de programas de aplicación y de programas de consultas

o Los programas están escritos para satisfacer las funciones particulares de un programa,

sin saber si existe un programa equivalente en otro sistema.

o Cualquier nuevo requerimiento de un usuario, requiere del desarrollo de un nuevo

programa.

¿Por qué aparecen las Bases de Datos?

Las bases de datos fueron la respuesta a la necesidad de atender las limitaciones y problemas que

provocaron los sistemas en base a archivos.

La aparición de las bases de datos obedeció entonces a:

– De acuerdo a lo que los sistemas en base a archivos propusieron, los datos estaban

completamente integrados a los programas de aplicación que los definieron, en lugar

de estar definidos y almacenados en un lugar separado e independiente de los

programas.

– No existía un control en el acceso a los datos, y a la manipulación de los mismos, más

allá de los controles impuestos por los mismos programas de aplicación.

Como resultado de lo anterior, aparecieron las bases de datos, y el software definido para su uso, los

sistemas de administración o gestión de bases de datos (Database Management System o DBMS).