Bancos de dados e redes

Um DBMS (データベース管理システム) é um middleware que gerencia os dados de forma centralizada (一元管理) e cuida do controle do uso simultâneo por vários usuários e programas, da manutenção da consistência e do gerenciamento de autenticação e direitos de acesso. A criação de documentos é tarefa de software aplicativo, a seleção de rotas é tarefa de um roteador, e a compressão de imagens pertence ao software de processamento de imagens; nenhuma delas descreve um DBMS.

NoSQL é um termo geral para bancos de dados que não se baseiam no modelo relacional (関係モデル, RDB); há tipos diversos, como os de chave-valor e os de documentos, e muitos são adequados ao processamento distribuído de grandes volumes de dados. Um banco de dados em tabelas baseado no modelo relacional descreve um RDB, e o HDB é a categoria separada dos bancos hierárquicos. A afirmação de que só funciona com SQL também está errada.

O esquema conceitual (概念スキーマ) é a camada que define a estrutura lógica de todo o banco de dados. O esquema externo (外部スキーマ) define as visões vistas pelos usuários e programas, e o esquema interno (内部スキーマ) define a forma física de armazenamento nos dispositivos de armazenamento. Não existe uma camada chamada esquema físico na terminologia dos três esquemas. A divisão em três camadas aumenta a independência dos dados (データの独立性).

Um diagrama E-R (E-R図) expressa as entidades (エンティティ) e seus atributos, os relacionamentos (リレーションシップ) entre as entidades e correspondências como um-para-muitos (cardinalidade, カーディナリティ), e é usado no projeto conceitual de bancos de dados. As etapas de processamento são mostradas por fluxogramas, a disposição dos dispositivos por diagramas de rede, e as entradas e saídas das operações lógicas por tabelas-verdade.

A chave primária (主キー) é uma coluna (ou combinação de colunas) que identifica de forma única cada linha de uma tabela, e não são permitidos nem valores duplicados nem NULL. Portanto, as afirmações que permitem duplicatas ou NULL estão erradas. Referenciar a chave primária de outra tabela é o papel da chave estrangeira (外部キー), que é distinta. O ID do paciente em uma tabela de pacientes é um exemplo típico de chave primária.

Uma chave estrangeira (外部キー) é uma coluna que referencia a chave primária de outra tabela; por meio da restrição de integridade referencial (参照整合性制約) — ela não pode conter valores ausentes da tabela referenciada —, mantém as tabelas consistentes. Identificar as linhas de forma única é a chave primária, acelerar as buscas é o índice, e proibir duplicatas é a restrição de unicidade (一意制約); nenhuma delas descreve uma chave estrangeira.

A normalização (正規化) divide as tabelas de modo a eliminar a duplicação de dados, com o objetivo de evitar contradições (inconsistências, 不整合) durante as atualizações. Como as tabelas divididas exigem junções, as buscas podem na verdade ficar mais lentas, então a afirmação de que seu objetivo é acelerar as buscas está errada. A criptografia e a redução do tempo de backup são técnicas separadas, sem relação com a normalização.

A primeira forma normal (第1正規形) é a forma na qual os grupos repetitivos (繰り返し項目) — vários valores em um único campo — foram eliminados. Separar a dependência de parte da chave primária (dependência funcional parcial, 部分関数従属) leva à segunda forma normal, separar a dependência por meio de colunas não chave (dependência funcional transitiva, 推移的関数従属) leva à terceira forma normal, e adicionar índices não tem nada a ver com a normalização.

A condição do WHERE "idade (年齢) >= 65" é satisfeita por 3 linhas — Sato (72), Takahashi (65) e Tanaka (80) — e COUNT(*) retorna o número de linhas que atendem à condição, então o resultado é 3. Observe que Takahashi, com exatamente 65, é incluído por ">=". 2 é o valor obtido ao deixar Takahashi de fora, e 4 vem de incluir por engano Suzuki (45).

A cláusula GROUP BY agrupa as linhas pelo valor do departamento (診療科), então o resultado tem tantas linhas quanto o número de departamentos distintos. A tabela contém 3 departamentos — clínica médica (内科), cirurgia (外科) e oftalmologia (眼科) —, então o resultado tem 3 linhas (clínica médica 3, cirurgia 2, oftalmologia 1). 6 é o número original de linhas sem GROUP BY; a questão testa como funciona o agrupamento.

O INNER JOIN retorna apenas os pares de linhas cuja condição de junção (ID do paciente, 患者ID) coincide. Todas as 3 linhas da tabela de prescrições têm linhas correspondentes na tabela de pacientes (1 para P001 e 2 para P003), então o resultado tem 3 linhas. Suzuki (P002), que não tem prescrições, não aparece. 2 vem de contar as 2 linhas de Takahashi como 1, e 5 confunde a resposta com a simples soma do número de linhas.

ORDER BY 年齢 DESC ordena pela idade em ordem decrescente (降順, do maior para o menor), então o mais velho, Takahashi (80), vem primeiro. Sato (72) é o segundo. Confundir com a ordem crescente (昇順, ASC) levaria a escolher o mais novo, Suzuki (45). Memorize bem que DESC significa decrescente e ASC significa crescente.

A seleção (選択) é a operação relacional que extrai as linhas que satisfazem uma condição; em SQL, corresponde à cláusula WHERE. A projeção (射影) extrai colunas específicas (a lista de colunas no SELECT), e a junção (結合) liga várias tabelas por uma coluna comum (JOIN). A união (和) é uma operação de conjuntos que combina as linhas de 2 tabelas e é diferente de filtrar linhas.

A atomicidade (原子性, indivisibilidade) é a propriedade de que o processamento de uma transação é executado por completo ou não é executado de forma alguma, sem permitir um estado inacabado. A consistência (一貫性) significa que a integridade é mantida, a durabilidade (耐久性) significa que os resultados concluídos nunca se perdem, e o isolamento (隔離性) significa ficar livre da interferência de outras transações.

O deadlock (デッドロック) é o estado em que 2 transações esperam, cada uma, a liberação dos recursos que a outra bloqueou, e ambas ficam paradas; ele é resolvido fazendo o rollback forçado de uma delas. O livelock é um estado em que o processamento fica cedendo a vez repetidamente e nunca avança, o roll-forward é um processo de recuperação de falhas, e um checkpoint é um ponto de partida da recuperação; todos são diferentes.

O rollback (ロールバック) cancela as atualizações de uma transação que terminou de forma anormal usando as imagens anteriores (更新前情報) registradas no log, restaurando o estado de antes de seu início. O commit confirma as atualizações no término normal, o roll-forward refaz as atualizações até pouco antes de uma falha de mídia usando os backups e o log, e o bloqueio em duas fases (2相ロック) é um método de controle de concorrência.

O roll-forward (ロールフォワード) restaura o estado do momento do backup e depois aplica em ordem as imagens posteriores (更新後情報) registradas no arquivo de log, recuperando o estado imediatamente anterior à falha. O rollback é o processo inverso de cancelar atualizações, o commit confirma as atualizações, e o deadlock é uma espera mútua por bloqueios; nenhum deles é o processo de recuperação de uma falha de mídia.

ETL significa Extract, Transform e Load (extração, transformação e carga) — a série de processos que leva os dados dos sistemas de negócio (業務システム) para o DWH de análise. O OLAP é a totalização e análise multidimensional dos dados acumulados, a limpeza de dados (データクレンジング) corrige erros e inconsistências de grafia, e um dashboard é a tela de visualização de uma ferramenta de BI; o fluxo completo até a carga é o ETL.

A camada de rede (ネットワーク層) realiza a seleção de rotas (roteamento, ルーティング) até o destino usando endereços IP; o IP é seu protocolo representativo e o roteador, seu dispositivo representativo. A transmissão de quadros é a camada 2, a camada de enlace de dados (データリンク層); a conversão de representações de dados é a camada 6, a camada de apresentação (プレゼンテーション層); e a conversão em sinais é a camada 1, a camada física (物理層).

O TCP é um protocolo da camada de transporte orientado a conexão (コネクション型) que realiza uma comunicação confiável por meio da confirmação de entrega (到達確認) e do controle de retransmissão (再送制御). O UDP é sem conexão (コネクションレス型) e não realiza confirmação nem retransmissão, o que o torna leve e adequado para comunicação em tempo real, como áudio e vídeo. As afirmações de que o TCP é da camada física e de que o UDP realiza controle de retransmissão estão ambas erradas.

Um endereço MAC (MACアドレス) é um endereço físico de 48 bits atribuído a uma interface de rede, que identifica os dispositivos na Ethernet e no Wi-Fi. O que o DHCP atribui são configurações como os endereços IP, o endereço lógico de 32 bits é um endereço IPv4, e o que se obtém a partir de um nome de domínio também é um endereço IP (resolução de nomes do DNS); nenhum deles descreve um endereço MAC.

/26 corresponde à máscara de sub-rede (サブネットマスク) 255.255.255.192, então o 4º octeto é dividido em intervalos de 64 (0, 64, 128, 192). Como 130 está na faixa de 128 até 192, sem incluir 192, o endereço de rede (ネットワークアドレス) é 192.168.10.128. Isso também pode ser confirmado em binário: 130 é 10000010, e mantendo os 2 bits superiores e zerando os 6 bits de host obtém-se 10000000 = 128.

Com /28, a parte de host (ホスト部) tem 32 − 28 = 4 bits, então há 2 elevado à 4ª = 16 endereços. Destes, o endereço de rede (bits de host todos 0) e o endereço de broadcast (ブロードキャストアドレス, bits de host todos 1) não podem ser atribuídos, restando 16 − 2 = 14 para hosts. 16 esquece de subtrair os 2, e 30 é o valor para /27.

Com a máscara 255.255.255.224 (/27), o 4º octeto é dividido em intervalos de 32, e 66 está na faixa 64-95 (endereço de rede 192.168.1.64). 70 está na mesma faixa 64-95 e, portanto, está na mesma sub-rede (同一サブネット). 60 está em 32-63, 100 em 96-127 e 130 em 128-159, todos pertencentes a sub-redes diferentes.

Os endereços privados (プライベートアドレス) ficam nas 3 faixas 10.0.0.0-10.255.255.255, 172.16.0.0-172.31.255.255 e 192.168.0.0-192.168.255.255, e 192.168.100.1 está dentro delas. 172.32.0.1 está fora da faixa, que termina em 172.31. 8.8.8.8 e 203.0.113.10 são endereços do lado global.

O DNS é o mecanismo que associa nomes de domínio a endereços IP (resolução de nomes, 名前解決), com os servidores DNS respondendo às consultas. A atribuição automática de endereços IP é o DHCP, a sincronização de horário é o NTP e a transferência de e-mails é o SMTP — cada um é um protocolo separado. Essas correspondências de papéis aparecem com frequência, então diferencie-as com segurança.

O DHCP é o protocolo que fornece automaticamente configurações como o endereço IP, a máscara de sub-rede e o gateway padrão (デフォルトゲートウェイ) quando um terminal se conecta. A resolução de nomes é o DNS, a troca de informações de rota é feita por protocolos de roteamento como RIP e OSPF, e a verificação de alcançabilidade é o papel do ping, que usa o ICMP.

A porta conhecida (Well Known Port) do HTTP é a 80. O SMTP é a 25 (a 110 é do POP3), o DNS é a 53 (a 25 é do SMTP) e o NTP é a 123 (a 53 é do DNS), então as outras alternativas não correspondem aos números. Os números de porta (ポート番号) dos principais serviços também são importantes para as configurações de segurança, então memorize-os com precisão.

O SMTP é o protocolo usado para enviar e-mails e transferi-los entre servidores de e-mail (メールサーバ). O POP é o protocolo pelo qual os usuários recebem seus próprios e-mails de um servidor de e-mail e não é usado para o envio. O HTTP transfere páginas Web e o NTP sincroniza o horário; nenhum deles tem relação com a transferência de e-mails.

O NTP é o protocolo que sincroniza os relógios dos dispositivos da rede com um servidor de referência. Nos sistemas de informação médica, sincronizar os relógios de servidores e terminais (時刻同期) é importante para manter confiáveis os horários dos registros clínicos e dos logs. A transferência de páginas Web é o HTTP e o recebimento de e-mails é o POP, e o NTP não é um protocolo de criptografia de arquivos.

Um roteador (ルータ) encaminha pacotes entre redes diferentes com base nos endereços IP e em sua tabela de roteamento (ルーティングテーブル); um switch com função equivalente é um switch L3. Um hub retransmite os sinais recebidos para todas as portas, e um switch L2 encaminha dentro da mesma LAN observando os endereços MAC. Um cabo UTP é um meio de transmissão, não um dispositivo.

Sabe-se que o WEP é fácil de quebrar, por isso recomenda-se o WPA e o ainda mais robusto WPA2. O SSID é um nome que identifica o ponto de acesso (アクセスポイント, a rede), não uma chave de criptografia. O Bluetooth é um padrão de rádio de curto alcance separado do 802.11. Nas LANs sem fio (無線LAN), ocorre interferência entre rádios no mesmo canal, por isso é necessário um planejamento de canais.

Uma VLAN é uma tecnologia que divide logicamente uma rede por meio da configuração de switches (スイッチ), sem alterar a fiação física. Nas instituições de saúde, é usada para separar as redes principais (基幹系ネットワーク), como a do prontuário eletrônico, das redes administrativas e de visitantes. Os padrões de criptografia sem fio são o WPA2 e similares, os tipos de cabo são UTP e STP, e a descrição de linha pública também está errada.

Uma VPN é uma tecnologia que usa criptografia e técnicas relacionadas para construir uma rede privada virtual (仮想的な専用ネットワーク) sobre linhas públicas (公衆回線), como a Internet; é usada para conexões entre unidades, acesso remoto e proteção das comunicações na manutenção remota de equipamentos médicos. Não é ela própria uma linha dedicada física (専用線), e seu ponto distintivo é que custa menos para construir do que as linhas dedicadas. Não tem nada a ver com pontos de acesso ou redundância de DNS.

O NAT é uma tecnologia que converte entre endereços privados (プライベートアドレス) e endereços globais (グローバルアドレス); o NAPT usa adicionalmente os números de porta, de modo que 1 endereço global possa ser compartilhado por vários terminais. É usado quando terminais internos com endereços privados acessam a Internet. A sincronização de horário é o NTP, e a criptografia de e-mails é o papel do S/MIME e similares.