Bases de datos y redes

Un DBMS es middleware que gestiona los datos de forma centralizada (一元管理) y se encarga de controlar el uso simultáneo por parte de varios usuarios y programas, mantener la coherencia (整合性) y gestionar la autenticación y los derechos de acceso. La creación de documentos corresponde al software de aplicación, la selección de rutas es tarea de un router, y la compresión de imágenes corresponde al software de procesamiento de imágenes; ninguna describe un DBMS.

NoSQL es un término general para las bases de datos que no se basan en el modelo relacional (関係モデル) (RDB); existen tipos diversos, como los almacenes clave-valor (キー・バリュー型) y de documentos, y muchos son adecuados para el procesamiento distribuido de grandes volúmenes de datos. Una base de datos en tablas basada en el modelo relacional describe una RDB, y una HDB es la categoría jerárquica, que es distinta. La afirmación de que solo funciona con SQL también es incorrecta.

El esquema conceptual (概念スキーマ) es la capa que define la estructura lógica de toda la base de datos. El esquema externo (外部スキーマ) define las vistas que ven los usuarios y los programas, y el esquema interno (内部スキーマ) define la disposición física del almacenamiento en los dispositivos de almacenamiento. En la terminología de tres esquemas no existe ninguna capa llamada esquema físico. Dividir en tres capas aumenta la independencia de los datos (データの独立性).

Un diagrama E-R expresa las entidades (エンティティ) y sus atributos, las relaciones (リレーションシップ) entre entidades y la correspondencia, como uno a muchos (cardinalidad, カーディナリティ), y se usa en el diseño conceptual de bases de datos. Los pasos de procesamiento se muestran con diagramas de flujo, la disposición de los dispositivos con diagramas de red, y las entradas y salidas de las operaciones lógicas con tablas de verdad.

La clave primaria (主キー) es una columna (o combinación de columnas) que identifica de forma única cada fila de una tabla, y no se permiten ni valores duplicados ni NULL. Por lo tanto, las afirmaciones que permiten duplicados o NULL son incorrectas. Hacer referencia a la clave primaria de otra tabla es la función de una clave foránea (外部キー), que es distinta. El ID de paciente en una tabla de pacientes es un ejemplo típico de clave primaria.

Una clave foránea (外部キー) es una columna que hace referencia a la clave primaria de otra tabla; mediante la restricción de integridad referencial (参照整合性制約), que impide contener valores que no existan en la tabla referenciada, mantiene la coherencia entre tablas. Identificar filas de forma única corresponde a la clave primaria, acelerar las búsquedas a un índice (インデックス), y prohibir duplicados a una restricción de unicidad (一意制約); ninguna describe una clave foránea.

La normalización (正規化) divide las tablas de modo que se elimine la duplicación de datos, con el objetivo de evitar contradicciones (incoherencias, 不整合) durante las actualizaciones. Como las tablas divididas requieren combinaciones, las búsquedas pueden incluso volverse más lentas, así que la afirmación de que su propósito es acelerar las búsquedas es incorrecta. El cifrado y la reducción del tiempo de copia de seguridad son técnicas distintas, sin relación con la normalización.

La primera forma normal (第1正規形) es la forma en la que se han eliminado los grupos repetitivos (繰り返し項目), es decir, varios valores en un solo campo. Separar la dependencia de una parte de la clave primaria (dependencia funcional parcial, 部分関数従属) da la segunda forma normal, separar la dependencia a través de columnas que no son clave (dependencia funcional transitiva, 推移的関数従属) da la tercera forma normal, y añadir índices no tiene nada que ver con la normalización.

La condición del WHERE «edad >= 65» (年齢 >= 65) la cumplen 3 filas: Sato (72), Takahashi (65) y Tanaka (80); COUNT(*) devuelve el número de filas que coinciden, así que el resultado es 3. Observe que Takahashi, con exactamente 65, queda incluido por «>=». 2 es el valor que resulta de omitir a Takahashi, y 4 proviene de incluir por error a Suzuki (45).

La cláusula GROUP BY agrupa las filas según el valor del departamento (診療科), así que el resultado tiene tantas filas como departamentos distintos. La tabla contiene 3 departamentos (medicina interna, cirugía y oftalmología), por lo que el resultado es de 3 filas (medicina interna 3, cirugía 2, oftalmología 1). 6 es el número original de filas sin GROUP BY; la pregunta evalúa cómo funciona la agrupación.

INNER JOIN devuelve solo los pares de filas cuya condición de combinación (結合条件) (ID de paciente) coincide. Las 3 filas de la tabla de prescripciones tienen filas correspondientes en la tabla de pacientes (1 para P001 y 2 para P003), así que el resultado es de 3 filas. Suzuki (P002), que no tiene prescripciones, no aparece. 2 proviene de contar como 1 las 2 filas de Takahashi, y 5 confunde la respuesta con la simple suma del número de filas.

ORDER BY 年齢 DESC (edad) ordena por edad en orden descendente (降順) (de mayor a menor), así que el de más edad, Takahashi (80), aparece primero. Sato (72) es el segundo. Confundirlo con el orden ascendente (ASC) llevaría a elegir al más joven, Suzuki (45). Recuerde bien que DESC significa descendente y ASC ascendente.

La selección (選択) es la operación relacional que extrae las filas que cumplen una condición; en SQL corresponde a la cláusula WHERE. La proyección (射影) extrae columnas concretas (la lista de columnas en SELECT), y la combinación (結合) une varias tablas mediante una columna común (JOIN). La unión (和) es una operación de conjuntos que combina las filas de 2 tablas y es distinta del filtrado de filas.

La atomicidad (原子性) (indivisibilidad) es la propiedad de que el procesamiento de una transacción se ejecuta por completo o no se ejecuta en absoluto, sin permitir estados a medio terminar. La consistencia significa que se mantiene la integridad, la durabilidad significa que los resultados completados nunca se pierden, y el aislamiento significa estar libre de la interferencia de otras transacciones.

El interbloqueo (デッドロック) es el estado en el que 2 transacciones esperan cada una la liberación de los recursos que la otra ha bloqueado y ambas se detienen; se resuelve revirtiendo (rollback) a la fuerza una de ellas. El bloqueo activo (livelock) es un estado en el que el procesamiento sigue cediendo el paso y nunca avanza, el avance (roll-forward) es un proceso de recuperación ante fallos, y un punto de control es un punto de partida de la recuperación; todos son distintos.

La reversión (ロールバック, rollback) anula las actualizaciones de una transacción terminada de forma anómala usando las imágenes anteriores (更新前情報) del registro, y restaura el estado previo a su inicio. La confirmación (commit) consolida las actualizaciones al terminar normalmente, el avance (roll-forward) rehace las actualizaciones hasta justo antes de un fallo del medio usando copias de seguridad y el registro, y el bloqueo en dos fases es un método de control de concurrencia.

El avance (ロールフォワード, roll-forward) restaura el estado del momento de la copia de seguridad y luego aplica en orden las imágenes posteriores (更新後情報) registradas en el archivo de registro, con lo que se recupera el estado justo anterior al fallo. La reversión es el proceso inverso de anular actualizaciones, la confirmación (commit) consolida las actualizaciones, y el interbloqueo es una espera mutua de bloqueos; ninguno es el proceso de recuperación ante un fallo del medio.

ETL son las siglas de Extract, Transform y Load (extraer, transformar y cargar): la serie de procesos que lleva los datos de los sistemas empresariales (業務システム) al DWH de análisis. OLAP es la agregación y el análisis multidimensional de los datos acumulados, la depuración de datos (データクレンジング) corrige errores y notaciones incoherentes, y un panel de control (dashboard) es la pantalla de visualización de una herramienta de BI; el flujo completo hasta la carga es ETL.

La capa de red (ネットワーク層) realiza la selección de rutas (enrutamiento, ルーティング) hasta el destino usando direcciones IP; IP es su protocolo representativo y el router su dispositivo representativo. La transmisión de tramas corresponde a la capa 2, la capa de enlace de datos; la conversión de representaciones de datos, a la capa 6, la capa de presentación; y la conversión en señales, a la capa 1, la capa física.

TCP es un protocolo de la capa de transporte orientado a la conexión (コネクション型) que logra una comunicación fiable mediante la confirmación de entrega y el control de retransmisión (再送制御). UDP es sin conexión (コネクションレス型) y no realiza confirmación ni retransmisión, lo que lo hace ligero y adecuado para comunicaciones en tiempo real, como audio y video. Las afirmaciones de que TCP es de la capa física y de que UDP realiza control de retransmisión son ambas incorrectas.

Una dirección MAC es una dirección física (物理アドレス) de 48 bits asignada a una interfaz de red, que identifica los dispositivos en Ethernet y Wi-Fi. Lo que asigna DHCP es la configuración, como las direcciones IP; la dirección lógica de 32 bits es una dirección IPv4; y lo que se obtiene a partir de un nombre de dominio también es una dirección IP (resolución de nombres de DNS); ninguna de ellas describe una dirección MAC.

/26 corresponde a la máscara de subred (サブネットマスク) 255.255.255.192, por lo que el 4.º octeto se divide en tramos de 64 (0, 64, 128, 192). Como 130 está en el rango desde 128 hasta 192 sin incluirlo, la dirección de red (ネットワークアドレス) es 192.168.10.128. También puede comprobarse en binario: 130 es 10000010, y al conservar los 2 bits superiores y poner a cero los 6 bits de host se obtiene 10000000 = 128.

Con /28, la parte de host (ホスト部) es de 32 − 28 = 4 bits, así que hay 2 elevado a 4 = 16 direcciones. De ellas, la dirección de red (bits de host todos en 0) y la dirección de difusión (ブロードキャストアドレス) (bits de host todos en 1) no pueden asignarse, lo que deja 16 − 2 = 14 para hosts. 16 olvida restar las 2, y 30 es el valor para /27.

Con la máscara 255.255.255.224 (/27), el 4.º octeto (第4オクテット) se divide en tramos de 32, y 66 está en el rango 64-95 (dirección de red 192.168.1.64). 70 está en el mismo rango 64-95 y, por lo tanto, en la misma subred. 60 está en 32-63, 100 en 96-127 y 130 en 128-159, y todos pertenecen a subredes distintas.

Las direcciones privadas (プライベートアドレス) están en los 3 rangos 10.0.0.0-10.255.255.255, 172.16.0.0-172.31.255.255 y 192.168.0.0-192.168.255.255, y 192.168.100.1 está dentro de ellos. 172.32.0.1 queda fuera del rango, que termina en 172.31. 8.8.8.8 y 203.0.113.10 están del lado global.

DNS es el mecanismo que asocia nombres de dominio con direcciones IP (resolución de nombres, 名前解決), y los servidores DNS responden a las consultas. La asignación automática de direcciones IP es DHCP, la sincronización horaria es NTP y la transferencia de correo es SMTP; cada uno es un protocolo distinto. Estas parejas de funciones aparecen con frecuencia, así que distíngalas con seguridad.

DHCP es el protocolo que entrega automáticamente configuraciones como la dirección IP, la máscara de subred y la puerta de enlace predeterminada (デフォルトゲートウェイ) cuando un terminal se conecta. La resolución de nombres es DNS, el intercambio de información de rutas lo realizan protocolos de enrutamiento como RIP y OSPF, y la comprobación de alcanzabilidad es la función de ping, que usa ICMP.

El puerto bien conocido (Well Known Port) de HTTP es el 80. SMTP es el 25 (el 110 es POP3), DNS es el 53 (el 25 es SMTP) y NTP es el 123 (el 53 es DNS), así que en las demás opciones los números no corresponden. Los números de puerto de los servicios principales también importan en la configuración de seguridad, así que memorícelos con exactitud.

SMTP es el protocolo que se usa para enviar correo electrónico y transferirlo entre servidores de correo (メールサーバ). POP es el protocolo con el que los usuarios recuperan su propio correo de un servidor de correo y no se usa para enviar. HTTP transfiere páginas web y NTP sincroniza la hora; ninguno tiene nada que ver con la transferencia de correo.

NTP es el protocolo que sincroniza los relojes de los dispositivos de la red con un servidor de referencia. En los sistemas de información médica, sincronizar los relojes (時刻同期) de servidores y terminales es importante para que las horas de los registros clínicos y de los registros de actividad (logs) sean fiables. La transferencia de páginas web es HTTP y la recuperación de correo es POP, y NTP no es un protocolo de cifrado de archivos.

Un router (ルータ) reenvía paquetes entre redes distintas basándose en las direcciones IP y en su tabla de enrutamiento (ルーティングテーブル); un switch con la función equivalente es un switch L3. Un hub retransmite las señales recibidas a todos los puertos, y un switch L2 reenvía dentro de la misma LAN fijándose en las direcciones MAC. Un cable UTP es un medio de transmisión, no un dispositivo.

Se sabe que WEP es fácil de descifrar, por lo que se recomiendan WPA y el más robusto WPA2. El SSID es un nombre que identifica el punto de acceso (アクセスポイント) (la red), no una clave de cifrado. Bluetooth es un estándar inalámbrico de corto alcance distinto de 802.11. En las LAN inalámbricas se producen interferencias (干渉) entre radios del mismo canal, por lo que es necesario planificar los canales.

Una VLAN es una tecnología que divide una red de forma lógica (論理的) mediante la configuración de los switches, sin cambiar el cableado físico. En las instituciones sanitarias se usa para separar las redes principales, como la de la historia clínica electrónica (電子カルテ), de las redes administrativas y de visitantes. Los estándares de cifrado inalámbrico son WPA2 y similares, los tipos de cable son UTP y STP, y la descripción de la línea pública también es incorrecta.

Una VPN es una tecnología que usa el cifrado y técnicas relacionadas para construir una red privada virtual sobre líneas públicas (公衆回線) como Internet; se usa para enlazar sedes, para el acceso remoto y para proteger las comunicaciones del mantenimiento remoto de dispositivos médicos. No es una línea dedicada (専用線) física en sí, y su rasgo distintivo es que cuesta menos de construir que las líneas dedicadas. No tiene nada que ver con los puntos de acceso ni con la redundancia de DNS.

NAT es una tecnología que traduce entre direcciones privadas (プライベートアドレス) y direcciones globales (グローバルアドレス); NAPT además usa números de puerto para que 1 dirección global pueda compartirse entre varios terminales. Se usa cuando los terminales internos con direcciones privadas salen a Internet. La sincronización horaria es NTP, y el cifrado de correo es función de S/MIME y similares.