Bases de datos ¿Qué son? - Tipos, modelos y ejemplos

Uno de los objetivos fundamentales de un sistema de información es contar no sólo con recursos de información, sino también con los mecanismos necesarios para poder encontrar y recuperar estos recursos.

De esta forma, las bases de datos se han convertido en un elemento indispensable no sólo para el funcionamiento de los grandes motores de búsqueda y la recuperación de información a lo largo y ancho de la Web, sino también para la creación de sedes web, Intranets y otros sistemas de información en los que se precisa manejar grandes o pequeños volúmenes de información.

La creación de una base de datos a la que puedan acudir los usuarios para hacer consultas y acceder a la información que les interese, lo convierte en una herramienta imprescindible de cualquier sistema informativo sea en red o fuera de ella.

Una base de datos es una colección de datos organizados y estructurados según un determinado modelo de información que refleja no sólo los datos en sí mismos, sino también las relaciones que existen entre ellos.

Una base de datos se diseña con un propósito especifico y debe ser organizada con una lógica coherente. Los datos podrán ser compartidos por distintos usuarios y aplicaciones, pero deben conservar su integridad y seguridad al margen de las interacciones de ambos.

La definición y descripción de los datos han de ser únicas para minimizar la redundancia y maximizar la independencia en su utilización.

En una base de datos, las entidades y atributos del mundo real, se convierten en registros y campos. Estas entidades pueden ser tanto objetos materiales como libros o fotografías, pero también personas e incluso, conceptos e ideas abstractas. Las entidades poseen atributos y mantienen relaciones entre ellas.

Tipos y modelos clásicos de tratamiento de los datos:

• Jerárquico: puede representar dos tipos de relaciones entre los datos: relaciones de uno a uno y relaciones de uno a muchos. Este modelo tiene forma de árbol invertido en el que una rama puede tener varios hijos, pero cada hijo sólo puede tener un padre
• En red: Este modelo permite la representación de muchos a muchos, de tal forma que cualquier registro dentro de la base de datos puede tener varias ocurrencias superiores a él. El modelo de red evita redundancia en la información, a través de la incorporación de un tipo de registro denominado el conector. En el modelo en red se representa el mundo real mediante registros lógicos que representan a una entidad y que se relacionan entre sí por medio de flechas
• Relacional: Desde los años 80 es el modelo más utilizado, ya que permite una mayor eficacia, flexibilidad y confianza en el tratamiento de los datos. La mayor parte de las bases de datos y sistemas de información actuales se basan en el modelo relacional ya que ofrece numerosas ventajas sobre los 2 modelos anteriores como, el rápido aprendizaje por parte de usuarios que no tienen conocimientos profundos sobre sistemas de bases de dados. En el modelo relacional se representa el mundo real mediante tablas relacionadas entre sí por columnas comunes. Las bases de datos que pertenecen a esta categoría se basan en el modelo relaciones, cuya estructura principal es la relación, es decir una tabla bidimensional compuesta por líneas y columnas. Cada línea, que en terminología relacional se llama tupla, representa una entidad que nosotros queremos memorizar en la base de datos. Las características de cada entidad están definidas por las columnas de las relaciones, que se llaman atributos. Entidades con características comunes, es decir descritas por el mismo conjunto de atributos, formarán parte de la misma relación.

Hoy también destaca la utilización de bases de datos distribuidas ya que cada vez es más corriente el uso de arquitecturas de cliente-servidor y trabajo en grupo.

Los principales problemas que se generan por el uso de la tecnología de bases de datos distribuidas se refieren a la duplicidad de datos y a su integridad al momento de realizar actualizaciones a los mismos. Además, el control de la información puede constituir una desventaja, debido a que se encuentra diseminada en diferentes localizaciones geográficas.

Recientemente han hecho su aparición los modelos de bases de datos orientadas a objetos. En estos, el esquema de la base de datos está representada por un conjunto de clases que definen las características y el comportamiento de los objetos que conformarán la base de datos.

La diferencia principal respecto a los modelos anteriores es la no positividad de los datos. Esto es, con una base de datos tradicional, las operaciones que se tienen que efectuar en los datos se les piden a las aplicaciones que los usan.

Con una base de datos orientada a objetos sucede lo contrario, los objetos memorizados en la base de datos contienen tanto los datos como las operaciones posibles con tales datos. En cierto sentido, se podrá pensar en los objetos como en datos a los que se les ha dotado de "cierta inteligencia" que les permite saber cómo comportarse, sin tener que apoyarse en aplicaciones externas.

La arquitectura de un sistema de base de datos se basa en 3 niveles

• Nivel físico: es el nivel más bajo de abstracción y el nivel real de los datos almacenados. Este nivel define cómo se almacenan los datos en el soporte físico, ya sea en registros o de cualquier otra forma, así como los métodos de acceso. Este nivel lleva asociada una representación de los datos, que es lo que denominamos Esquema Físico
• Nivel conceptual: es el correspondiente a una visión de la base de datos desde el punto de visto del mundo real. Es decir se trata con la entidad u objeto representado, sin importar como está representado o almacenado éste. Es la representación de los datos realizada por la organización, que recoge los datos parciales de los requerimientos de los diferentes usuarios y aplicaciones parciales. Incluye la definición de los datos y las relaciones entre ellos. Este nivel lleva asociado un Esquema Conceptual
• Nivel de visión: son partes del esquema conceptual. El nivel conceptual presenta toda la base de datos, mientras que los usuarios, por lo general, sólo tienen acceso a pequeñas parcelas de ésta. El nivel visión es el encargado de dividir estas parcelas. Un ejemplo sería el caso del empleado de una organización que tiene acceso a la visión de su nómina, pero no a la de sus compañeros. El esquema asociado a éste nivel es el Esquema de Visión

Otros autores utilizan la denominación de nivel interno, nivel conceptual y nivel externo, para referirse a estos mismos niveles:

Este modelo de arquitectura permite establecer el principio de independencia de los datos, ya se trate de una independencia lógica o física.

La independencia lógica significa que los cambios en el esquema lógico no deben afectar a los esquemas externos que no utilicen los datos modificados.

La independencia física significa que el esquema lógico no se va a ver afectado por los cambios realizados en el esquema interno, correspondientes a modos de acceso, etc.

A la hora de diseñar una base de datos hay que distinguir por un lado el modelo de datos (instrumento) y por otro lado el esquema de datos (el resultado de aplicar ese modelo).

Un modelo de datos es un conjunto de conceptos, reglas y convenciones que nos permiten describir los datos del universo del discurso. Un esquema es la estructura de datos obtenida tras aplicar dicho modelo.

El modelo de datos es una cuestión fundamental a la hora de diseñar bases de datos. Jesús Tramullas en Los sistemas de bases de datos recoge 3 modelos fundamentales:

• Modelos lógicos basados en objetos: los dos más extendidos son el modelo entidad-relación y el orientado a objetos. El modelo entidad-relación (E-R) se basa en una percepción del mundo compuesta por objetos, llamados entidades, y relaciones entre ellos. Las entidades se diferencian unas de otras a través de atributos. El orientado a objetos también se basa en objetos, los cuales contienen valores y métodos, entendidos como órdenes que actúan sobre los valores, en niveles de anidamiento. Los objetos se agrupan en clases, relacionándose mediante el envío de mensajes. Algunos autores definen estos modelos como "modelos semánticos"
• Modelos lógicos basados en registros: el más extendido es el relacional, mientras que los otros dos existentes, jerárquico y de red, se encuentran en retroceso. Estos modelos se usan para especificar la estructura lógica global de la base de datos, estructurada en registros de formato fijo de varios tipos. El modelo relacional representa los datos y sus relaciones mediante tablas bidimensionales, que contienen datos tomados de los dominios correspondientes. El modelo de red está formado por colecciones de registros, relacionados mediante punteros o ligas en grafos arbitrarios. El modelo jerárquico es similar al de red, pero los registros se organizan como colecciones de árboles. Algunos autores definen estos modelos como "modelos de datos clásicos"
• Modelos físicos de datos: muy poco usados, son el modelo unificador y el de memoria de elementos. Algunos autores definen estos modelos como "modelos de datos primitivos"

Los objetivos del modelo de datos son, por un lado formalizar y definir las estructuras permitidas para representar los datos, y por otro, diseñar la base de datos.

En el diseño de una base de datos, hay que tener en cuenta distintas consideraciones, entre las que destacan:

• La velocidad de acceso
• El tamaño de la información
• El tipo de información
• La facilidad de acceso a la información
• La facilidad para extraer la información requerida
• El comportamiento del sistema de gestión de bases de datos con cada tipo de información

Para plasmar los tres niveles en el enfoque o modelo de datos seleccionado, es necesario un programa o aplicación que actúe como interfaz entre el usuario, los modelos y el sistema físico. Esta es la función que desempeñan los Sistemas de Gestión de Bases de Datos.

Un Sistema de Gestión de Bases de Datos, también llamado DBMS (Data Base Management System) no es más que un paquete de software, que se ejecuta en un ordenador anfitrión (host) que es quien centraliza los accesos a los datos y actúa de interfaz entre los datos físicos y los usuarios. Este sistema es capaz de llevar a cabo funciones como la creación y gestión de la base de datos misma, el control de accesos y la manipulación de datos de acuerdo a las necesidades de cada usuario.

Así pues, las bases de datos pueden ser creadas, mantenidas y gestionadas por una serie de aplicaciones denominadas Sistemas de Gestión de Bases de Datos (SGBD). De esta forma, cualquier usuario puede crear una base de datos siguiendo unos parámetros normalizados que permiten que pueda ser consultada por otros usuarios.

Un sistema de gestión de base de datos está formado por:

• Personas
• Máquinas
• Programas
• Datos

Estos sistemas de gestión abarcan el conjunto de rutinas de software interrelacionadas cada una de las cuales es responsable de una determinada tarea.

Jesús Tramullas recoge los componentes con los que debe contar un sistema de gestión de bases de datos ideal:

• Un lenguaje de definición de esquema conceptual
• Un sistema de diccionario de datos
• Un lenguaje de especificación de paquetes de entrada/salida
• Un lenguaje de definición de esquemas de base de datos
• Una estructura simétrica de almacenamiento de datos
• Un módulo de transformación lógica a física
• Un subsistema de privacidad de propósito general
• Un subsistema de integridad de propósito general
• Un subsistema de reserva y recuperación de propósito general
• Un generador de programas de aplicación
• Un generador de programas de informes
• Un lenguaje de consulta de propósito general

Los SGBD tienen dos funciones principales que son:

• La definición de las estructuras para almacenar los datos
• La manipulación de los datos

Además, los SGBD deben incorporar como herramienta fundamental dos tipos de lenguajes: uno para la definición de los datos, y otro para la manipulación de los mismos.

El primero se denomina DLL (Data Definition Language) y es el que provee de los medios necesarios para definir los datos con precisión, especificando las distintas estructuras.

El segundo se conoce como DML (Data Manipulation/Management Language) y es el facilita a los usuarios el acceso y manipulación de los datos.

Antes de la existencia de las bases de datos, los ordenadores trabajaban en lo que se conoce como "Sistemas de procesamiento de Archivos" en los que se guardaban los datos para ser procesados por programas escritos especialmente para cada clase de archivo; esto conducía a un sistema monolítico y de difícil mantenimiento con una serie de inconvenientes como:

• La dificultad de acceso a ciertos datos de información
• El aislamiento de datos
• La falta de integridad
• Los problemas de atomicidad en las operaciones
• Los problemas de acceso concurrente
• La falta de seguridad
• Etc.

Para resolver estos problemas se desarrollaron los Sistemas de Gestión de Bases de Datos cuyas características hacen al sistema mucho más eficiente que los sistemas de procesamiento de archivos.

Algunas de estas mejoras se basan en la existencia de una sola copia de los datos para que todos los programas trabajen con ella, lo que se denominado obtención de redundancia mínima, para de esta manera poder eliminar la inconsistencia de los datos; o la capacidad de interactuar en un ambiente cliente/servidor donde los clientes o usuarios (ya sea en una intranet o desde Internet) puedan trabajar con un un conjunto único de datos alojados en un servidor y donde varios clientes podrían estar trabajando al mismo tiempo.

Estas son sólo algunas de las características con que cuenta el modelo de base de datos relacional y existen diversos motores de base de datos que permiten trabajar ya sea con bases de datos existentes o creando nuevas con todas las capacidades de trabajo en red.

Numerosas empresas se han volcado al desarrollo de sistemas de gestión de bases de datos como Oracle, Informix, PostgreSQL, Sybase, Microsoft, etc. y existen tanto soluciones comerciales de pago, como soluciones de acceso libre.

En el diseño de una base de datos, el tamaño de la misma es una cuestión fundamental, puesto que éste afecta tanto a la eficiencia en el almacenamiento, como a la agilidad en la búsqueda y recuperación.

Como los datos pueden estar en cualquier morfología (texto, imagen, audio, etc.), en algunos casos se deberán utilizar técnicas de compresión de datos con el fin de disminuir el espacio y tamaño de la base, pero estas técnicas de compresión deberán ir acompañadas de las correspondientes técnicas de indización que hagan posible la recuperación de dichos datos.

Tradicionalmente se ha hecho una distinción clara entre 2 tipos de bases de datos:

• Bases de datos referenciales: aquellas bases de datos que ofrecen registros que a su vez son representaciones de documentos primarios, y entre las que cabe distinguir:
  • Bibliográficas: aquellas cuyo contenido son registros de tipo bibliográfico
  • Directorios: aquellas cuyo contenido está referido a la descripción de otros recursos de información, como por ejemplo un directorio de bases de datos.
• Bases de datos fuente: son las que ofrecen el documento completo, no una representación del mismo, y entre las que cabe distinguir:
  • Numéricas: contienen información de tipo numérico
  • Textuales: contienen el texto completo de un documento
  • Mixtas: combinan ambos tipos de información

Sin embargo, el desarrollo de las aplicaciones multimedia ha dado un vuelco al concepto tradicional de base de datos, que sólo integraba elementos de información textual y numérica.

Con el multimedia, han hecho su aparición otro tipo de objetos: gráficos, sonoros y audiovisuales que comparten el mismo entorno que los datos textuales y numéricos.

La aparición del CD-ROM y otros soportes ópticos como el DVD con gran capacidad de almacenamiento de datos y alta velocidad de lectura, han hecho posible el desarrollo de las bases de datos multimedia.

A la vez, se han ido estandarizando poco a poco los formatos de archivo gráficos, de audio y de vídeo, y se han perfeccionado los métodos de compresión de este tipo de datos, ya que ocupan grandes cantidades de memoria.

Además, el desarrollo del hipertexto, al permitir la conectividad entre las referencias y los documentos fuente a través de los enlaces, ha roto también las fronteras entre documentos primarios y documentos secundarios, aunando en un mismo espacio datos referenciales y acceso directo al documento fuente.

Hasta épocas recientes, las bases de datos eran productos comerciales desarrollados y mantenidos por ciertas empresas que las comercializaban bien en formato CD-ROM o bien las distribuían para su consulta, previo pago, en línea vía telnet. La mayoría eran bases de datos bibliográficas o de legislación.

Las organizaciones también contaban con sus propias bases de datos construidas sobre los sistemas de gestión más conocidos para crear y mantener bases de datos como FileMaker, Knosys, Access, etc. Hoy todos estos programas se han visto obligados a ser compatibles con la Web y a ofrecer la posibilidad de acceder, buscar y recuperar los datos en línea vía protocolo http.

De esta forma, se han desarrollado y comercializado una serie de herramientas y aplicaciones, comúnmente denominadas pasarelas web, que permiten consultar las viejas -o nuevas- bases de datos creadas con estos sistemas de gestión mediante el navegador web, pero también, la existencia de estas herramientas ha favorecido el hecho de que cualquier persona pueda hoy publicar su propia base de datos en su página web, para que pueda ser consultada por cualquier usuario de la red.

Estas pasarelas no son más que herramientas de software que permiten la comunicación entre el servidor web y la base de datos.

Así pues, la World Wide Web se ha convertido en sí misma, en una interfaz de acceso a datos que puede ser utilizada por cualquier usuario.

Los nodos de un hipertexto no se limitan a incluir texto, imagen o sonido, sino también scripts y otros elementos como APIs (Application Programming interface) o controladores para conectividad de bases de datos e intercambio de información tales como:

• OLE (Open Database Connectivity)
• CGI (Common Gateway Interface)
• JDBC (Java Data Base Connectivity)
• SQL LINKS
• etc.

Todos estos objetos son los que hacen posible la existencia de elementos y documentos dinámicos y los que aportan un verdadero dinamismo al hipertexto.

Se trata de componentes que deben ser diseñados en la interfaz de programación para acceso a datos del hipertexto y que comprende tanto el diseño e interfaz de Objetos de Acceso a Datos, como la interfaz de programación de aplicaciones.

De esta forma, se pueden construir bases de datos utilizando aplicaciones y sistemas de gestión de bases de datos como:

• Microsoft Access
• Oracle
• Sybase
• MySQL
• MSQL o SQL Server
• etc.

Por medio de una serie de herramientas de acceso (CGI, DAO, ODBC, etc.) y desde entornos de desarrollo distintos, hacer que estos datos sean accesibles vía Web para cualquier usuario que quiera hacer una consulta en línea.

El acceso a los datos se puede realizar mediante distintas tecnologías Web, entre las que destacan:

• CGI: (Common Gateway Interface o Interfaz de pasarela común) http://hoohoo.ncsa.uiuc.edu/cgi/ es la especificación de un protocolo que permite al servidor Web (HTTP) comunicarse con programas o scripts externos. Los programas CGI trabajan en el servidor Web y pueden implementarse utilizando diferentes lenguajes de programación (COBOL, C, Perl, etc.). Para que el usuario recupere un documento dinámico HTML a través de CGI, generalmente se sigue la siguiente secuencia básica:
  • El usuario complementa los campos de un formulario HTML y pulsa el botón de envío. Antes de proceder al mismo, el navegador determina el método HTTP para el envío, identifica los campos del formulario, construye el conjunto de datos como pares: nombre del control / valor asociado y codifica el conjunto de datos.
  • El navegador realiza una solicitud HTTP al servidor Web, enviando el conjunto de datos del formulario para que sea procesado por el programa especificado en el atributo del formulario action.
  • El servidor recibe la solicitud y a partir de ella determina que se le está pidiendo la activación de un programa CGI. Se lanza un nuevo proceso CGI que recibe la información necesaria para su ejecución
  • El programa CGI se ejecuta procesando la información y devolviendo el resultado al servidor Web
  • El servidor recibe el resultado de proceso CGI y prepara una respuesta HTTP válida (anexando alguna cabecera) que se le envía al cliente
  • El navegador muestra el resultado recibido que contendrá información dependiente de lo que el usuario introdujo en el formulario HTML
• ASP: Microsoft ha desarrollado sus propias aplicaciones y servidores. Las primeras soluciones se basaban en el servidor Web ISS (Internet Information Server), el lenguaje de script ASP (Active Server Pages) y la tecnología de objetos distribuidos COM (Componente Object Model). ASP proporciona acceso a datos apoyándose en los objetos ADO (ActiveX Data Objects) y ODBC. El uso de la interfaz ODBC le permite a ASP trabajar sobre cualquier sistema gestor de bases de datos que proporcione un controlador o driver (MySQL, SQL Server, Oracle, Informix, etc.). Los objetos ADO, basados en la tecnología COM (Component Object Model), ofrecen métodos que encapsulan el acceso a datos para su utilización en páginas ASP (Connection, RecordSet, Command, etc.). Se puede utilizar ASP sobre un IIS (Internet Information Server) ejecutándose en Windows NT Server 4.0. Se necesita dar de alta un DSN (Data Source Name) que asocia el SGBD (MySQL), el nombre de la fuente de datos y un driver ODBC para MySQL.
• .NET es la última aplicación desarrollada por Microsoft e incluye ASP+, C#, mientras deja de lado las anteriores inversiones de Microsoft en Java (y programas relacionados como Microsoft Visual J++). Todas estas soluciones se basan en estándares propietarios, aunque en la plataforma .NET se incluye soporte a SOAP.
• JSP: El acceso a base de datos desde JSP (Java Server Pages), al igual que desde Servlets, se apoya en la tecnología JDBC de Java. Para ello se precisa un controlador o driver que proporcione el acceso a la base de datos subyacente (MySQL). JSP es un lenguaje muy potente de código abierto que permite crear de manera fácil aplicaciones Web. J2EE (Java 2 Enterprise Edition) es una tecnología de las más utilizadas. A veces se utiliza el término: servidores de aplicaciones Java para referirse a aquellos servidores de aplicaciones que implementan de forma adecuada las soluciones propuestas por J2EE. J2EE es una especificación que propone un estándar para servidores de aplicaciones. Define diferentes tecnologías e indica cómo deben trabajar juntas. Todos los servidores de aplicaciones J2EE deben pasar un test de compatibilidad, que garantiza la correcta implementación de las tecnologías Java. Muchos grandes fabricantes como IBM, Sun Microsystems, Hewlett-Packard, Oracle, Sybase, etc. utilizan J2EE. Sin embargo, Java consume una gran cantidad de recursos y la máquina virtual Java es lenta
• PHP: PHP o Hypertext Preprocessor ofrece interfaces propias de acceso a multitud de fuentes de datos: BBDDs (MySQL, mSQL, Oracle 8, etc.), servidores de directorio (LDAP), texto en XML, etc.

Diseñar hoy una web se ha convertido en una labor compleja puesto que se exigen conocimientos de arquitectura de la información en sus distintas facetas y una de ellas, es administrar y gestionar bases de datos.

La Web es aquí entendida como interfaz de software que permite una serie de funcionalidades como que el usuario pueda interrogar y consultar de forma directa a la base de datos y obtener las referencias o el acceso directo a los recursos o documentos buscados.

Los SGBD suelen incluir herramientas de administración que permiten ajustar el rendimiento en función de las necesidades particulares.

Muchas empresas cuentan son sus propios administradores de bases de datos, pero también hay muchas otras que no, y lo más probable es que el diseñador web tenga que administrar también las bases de datos. Sin embargo, la complejidad del diseño ha dado lugar al nacimiento de nuevas profesiones que se encargan de llevar a cabo procesos tales como el análisis o minería de datos (data mining) o la distribución de los mismos (data warehouse).

Como se ha afirmado anteriormente, existen sistemas de gestión de bases de datos tanto de uso libre, como soluciones comerciales de pago.

Una de las tendencias más claras en la Web actual es integrar el acceso a datos en los servidores de aplicaciones y esto ha conducido a que casi todos los fabricantes de sistemas de gestión de bases de datos comerciales ofrezcan sus propios servidores de aplicaciones que se integran a bajo nivel con los productos de bases de datos de la misma empresa.

Como ejemplos, tenemos:

• Sybase Enterprise Server
• Oracle Application Server.

Un servidor de aplicaciones no es más que un cambio de nombre para algunos servidores Web de nueva generación que permiten construir aplicaciones.

Suelen asociarse con servidores de alto rendimiento pensados para dar servicio a sitios Web con grandes necesidades para gestionar movimientos de datos, afluencia de visitas, atención de transacciones hacia bases de datos, etc.

Generalmente los fabricantes del sector tienen a disposición del público un servidor Web básico y otro con multitud de extensiones integradas al que llaman servidor de aplicaciones.

Un servidor de aplicaciones clásico se apoya en un modelo cliente/servidor de tres capas:

• Presentación: una interfaz, generalmente gráfica que reside en los clientes. El ejemplo típico es un navegador
• Lógica de negocio: donde reside el servidor de aplicaciones y el conjunto de programas a los que da soporte
• Almacenamiento: generalmente una base de datos

Los servicios añadidos a los servidores de aplicaciones suelen ser:

• Generación de código HTML ó XML
• Trabajo con bases de datos y gestión de transacciones
• Funcionamiento multiproceso para atender a distintas peticiones
• Establecimiento de distintas sesiones para acceso de usuarios
• Mecanismos de seguridad y autentificación
• Monitorización para evitar fallos
• etc.

No es fácil saber cuántos servidores hay en Internet, pero existen empresas consultoras independientes que se dedican a medir su evolución como http://www.netcraft.com Los servidores más utilizados son:

• Apache
• Microsoft IIS
• iPlanet de Netscape
• Zeus
• thttpd
• Rapidsite
• etc.

De cualquier forma, hay que tener en cuenta que, aparte de cómo se almacenan los datos en la base de datos, una cuestión importante es la interfaz de presentación de esos datos.

Las interfaces o presentaciones de una aplicación hacia el usuario han ido evolucionando a través del tiempo y, actualmente se utilizan muchos lenguajes visuales denominados de cuarta generación como son:

• Visual Fox Pro
• Visual Basic
• Delphi
• etc.

También los ambientes Web, se han vuelto una opción viable para las aplicaciones distribuidas en Internet y esto se ha logrado mediante el uso de ciertas herramientas como son: HTML, DHTML y JavaScripts.

Con tecnologías como el scripting y DHTML, los desarrolladores de aplicaciones pueden crear acciones con interfaces de Web funcionales, basadas para la entrada de datos o salida de resultados de búsqueda sin usar controles comunes o applets.

La tendencia es que las empresas intenten mejorar la interfaz hacia el usuario para que éste tenga la oportunidad de explotar la mayor cantidad de información, en una única pantalla o ventana del sistema.

Las interfaces de programación denotan el proceso de acceso y manipulación de los datos a una base de datos, partiendo de la aplicación.

El siguiente esquema muestra 4 niveles o interfaces:

La primera interfaz corresponde a la de Aplicación, la cual abarca y/o corresponde a cada uno de los programas clientes.

La Interfaz de Objetos de Acceso a Datos, se encuentra como punto medio entre las aplicaciones y las API's que llegan a ser necesarias para el acceso a las bases de datos.

Entre las tecnologías que pertenecen a la Interfaz de Objetos de Acceso de Datos encontramos:

• DAO (Data Access Objects)
• ADO (ActiveX Data Objects)
• RDO (Remote Data Object)
• RDS (Remote Data Service)
• MIDAS (Middle-tier Distributed Application Service)

Su función es encapsular los componentes que se encuentran en la interfaz que corresponde a la de API's, con la finalidad de reducir el desarrollo de la aplicación y los costos de mantenimiento y deben situarse en todos los equipos que ejecuten la aplicación, ya que se encuentran casi de manera conjunta con la aplicación.

Por su parte, la Interfaz de Programación de Aplicaciones (Application Programming Interface, API), se encarga de mantener el diálogo con la base de datos, para poder llevar a cabo el acceso y manipulación de los datos.

Algunos de los componentes que forman parte de esta interfaz son los siguientes:

• OLE DB
• ODBC (Open Database Connectivity)
• JDBC (Java Data Base Connectivity)
• ISAPI (Internet Server Application Programming Interface)
• CGI (Common Gateway Interface)

La función que tienen las API's, es la de ser una interfaz entre las aplicaciones y las bases de datos, llevando ésta tarea unas veces a través de los clientes y otros a través del servidor de base de datos.

Esto quiere decir, que puede darse el caso de que el cliente conste de las tres primeras interfaces o niveles, o que se encuentren las dos últimas en el servidor. La interfaz correspondiente a la base de datos, es donde se encontrará el servidor y toda la información depositada en él.

Para poder accesar y manipular la información de una base de datos, es necesario llevar a cabo la instalación de ciertos API's o controladores, que son indispensables para efectuar la conectividad de los datos externos, y vincularlos a la aplicación para su correcta y adecuada utilización.

Las API's que se describen a continuación, son un claro ejemplo del proceso correspondiente a la conectividad de datos.

• ODBC (Open Data Base Connectivity): Esta tecnología proporciona una interfaz común para tener acceso a bases de datos SQL heterogéneas. ODBC está basado en SQL (Structured Query Language) como un estándar para tener acceso a datos. ODBC permite la conexión fácil desde varios lenguajes de programación y se utiliza mucho en el entorno Windows. Sobre ODBD Microsoft ha construido sus extensiones OLE DB y ADO. Los OCBD se pueden clasificar en 3 categorías:
  • Los ODBC's que permitan la realización de consultas y actualizaciones
  • Los ODBC's que mediante ellos se pueda llegar a la creación de tablas en la base de datos
  • Los ODBC's propios de los DBMS, los cuales se pueden llegar a manipular ciertas herramientas de administración
• CGI (Common Gateway Interface): es una de las soluciones que se está utilizando más para la creación de interfaces Web/DBMS. Entre las ventajas de la programación CGI, destaca la sencillez, ya que es muy fácil de entender, además de ser un lenguaje de programación independiente, ya que los escritos CGI pueden elaborarse en varios lenguajes. También es un estándar para usarse en todos los servidores Web, y funcionar bajo una arquitectura independiente, ya que ha sido creado para trabajar con cualquier arquitectura de servidor Web. Como la aplicación CGI se encuentra funcionando de forma independiente, no pone en peligro al servidor, en cuanto al cumplimiento de todas las tareas que éste se encuentre realizando, o al acceso del estado interno del mismo. Pero el CGI presenta cierta desventaja en su eficiencia, debido al que el servidor Web tiene que cargar el programa CGI y conectar y desconectar con la base de datos cada vez que se recibe una requisición. Además, no existe un registro del estado del servidor, sino que todo hay que hacerlo manualmente
• ISAPI (Internet Server Application Programming Interface): Es la interfaz propuesta por Microsoft como una alternativa más rápida que el CGI, y está incluida en el Servidor Microsoft Internet Information (IIS). Así como los escritos CGI, los programas escritos usando ISAPI habilitan un usuario remoto para ejecutar un programa, busca información dentro de una base de datos, o intercambia información como otro software localizado en el servidor. Los programas escritos usando la interfaz ISAPI son compilados como bibliotecas de enlace dinámico (DLL - Dinamic Link Library), ya que son cargados por el servidor Web cuando éste se inicia. Dichos programas se vuelven residentes en memoria, por lo que se ejecutan mucho más rápido que las aplicaciones CGI, debido a que requieren menos tiempo de uso de CPU al no iniciar procesos separados. Uno de los programas ISAPI más usados es el HTTPODBC.DLL que se usa para enviar y/o devolver información hacia y desde las bases de datos, a través de ODBC. Además, ISAPI permite realizar un procesamiento previo de la solicitud y uno posterior de la respuesta, con lo cual manipula la solicitud/respuesta HTTP. Los filtros ISAPI pueden utilizarse para aplicaciones tales como autenticación, acceso o apertura de sesión.
• NSPAI. es la API propuesta por Netscape para extender la funcionalidad de sus servidores
• DBI (PERL): Perl es uno de los lenguajes más utilizados para programación en la Web y proporciona su propia interfaz de acceso a datos, llamada DBI (DataBase Interface). Es especialmente utilizado bajo plataformas Linux/Unix, solucionando las complejidades de ODBC en estos sistemas. DBI actúa como una abstracción para un conjunto de módulos DBD (DataBase Driver). Cada módulo DBD actúa como manejador de un sistema gestor de base de datos distinto. Existen módulos para prácticamente cualquier SGBD (Oracle, Informix, MySQL, etc.) y puentes hacia otras tecnologías como ADO, JDBC ...
• JDBC (Java Data Base Connectivity): se trata del estándar para la conectividad entre el lenguaje Java y un amplio rango de sistemas gestores de bases de datos. Los JDBC pueden desenvolverse tanto en un nivel cliente, esto es, trabajando del lado de la aplicación, o en el servidor directamente relacionado con la base de datos. Cuando se encuentre a nivel cliente, trabajará con la tecnología ODBC para acceso a los datos. Hay diversos tipos de controladores JDBC:
  • El puente JDBC-OBDC: fue uno de los primeros controladores disponibles, implementa un enlace para utilizar un controlador ODBC desde Java. Con el tiempo han surgido controladores JDBC específicos para cada base de datos que mejoran el rendimiento del puente JDBC-ODBC.
  • Controladores Java parcialmente nativos: usan tanto código Java como binario específico de cada plataforma.
  • Controladores JDBC-Net de Java puro: son controladores escritos completamente en Java que entienden un protocolo de red estándar (HTTP, etc.) y permiten comunicarse con un servidor de acceso a bases de datos, que es el que finalmente provee el acceso al SGBD específico (posiblemente con ODBC).
  • Controladores de protocolo nativo en Java puro: escritos en Java puro, utilizan el protocolo específico de la marca del SGBD.
• SQL LINKS: se trata de controladores que se encargan de realizar la comunicación remota entre la aplicación y los servidores remotos de bases de datos, permitiendo una comunicación casi directa y muy rápida. Los ha desarrollado la empresa Inprise y permiten conexiones con otros servidores de bases de datos como Interase, Oracle, Sybase, Informix, Microsoft SQL Server, etc.

Las 2 tecnologías más importantes de conectividad a la la base de datos son ADO y JDBC.

ADO

Existen varios niveles o interfaces para lograr la comunicación o acceso a la base de datos a través de la aplicación. El siguiente esquema muestra 2 de los principales niveles, dentro de los cuales se encuentra ADO.

Por lo general, las interfaces de objetos de datos son más fáciles de usar que las APIS, aunque las APIs ofrecen más funcionalidades. ADO (ActiveX Data Objects) es la interfaz de objetos de datos para OLE DB, y RDO (Remote Data Objects) es la interfaz para el objeto ODBC.

ADO encapsula el API OLE DB en un modelo objeto simple que reduce el desarrollo, mantenimiento y costo de la aplicación. Es muy fácil de usar, utiliza lenguajes de programación como Visual Basic, Java, C++, VBScript y JScript, puede accesar datos desde cualquier recurso OLE DB y además, es extensible. Es la interfaz utilizada por Microsoft.

El modelo ADO, basado en el modelo de objetos, define una jerarquía de objetos programables que pueden ser usados por desarrolladores de páginas Web para acceder a la información almacenada en una base de datos.

Una jerarquía es un grupo de objetos relacionados que trabajan juntos para un mismo propósito. Por ejemplo, en la siguiente figura, cada caja representa un objeto, y cada línea representa una asociación directa entre ellos.

ADO está compuesto de siete objetos, algunos de alto nivel como Connection, Command y Recordset, que pueden ser creados y eliminados por el usuario y otros con distintas funcionalidades como designar propiedades de conexión, definir sentencias y ejecutarlas, optimización de consultas, etc. Estos elementos se representan en la siguiente figura:

Cada uno de los objetos anteriores contiene una colección de objetos Property. El objeto Property permite a ADO mostrar dinámicamente las capacidades de un objeto específico.

ADO permite diseñar sitios web que pueden acceder repetidamente a la misma base de datos usando una misma búsqueda u otra similar. Se pueden compartir conexiones y esto significa una menor carga de trabajo para el servidor de la base de datos, un tiempo de respuesta más rápida y más accesos a página con éxito.

Existe un componente llamado RDS (Remote Data Service) que ofrece el ambiente de Acceso Universal a Datos, ya sea desde Internet o la World Wide Web, creando un marco de trabajo que permite una interacción fácil y eficiente con los datos fuente OLE DB tanto en Intranets corporativas o en Internet.

RDS ofrece la ventaja de obtener por el lado del cliente resultados de datos, actualización y soporte para controles ADO y ofrece el modelo de programación OLE DB/ADO para manipular datos de las aplicaciones del cliente.

JDBC

JDBC o Java Data Base Connectivity, creado por la empresa Sun, es la API estándar de acceso a bases de datos con Java. Sun optó por crear una nueva API en lugar de utilizar ODBC, porque esta última presentaba algunos problemas desde ciertas aplicaciones Java. ODBC es una interfaz escrita en lenguaje C, que al no ser un lenguaje portable, hacía que las aplicaciones Java también perdiesen la portabilidad.

Además, ODBC ha de instalarse manualmente en cada máquina, mientras que los controladores (drivers) JDBC que están escritos en Java son automáticamente instalables y portables. El nivel de abstracción al que trabaja JDBC es más alto que el de ODBC y, de esta forma, se pueden crear librerías de más alto nivel,

Para trabajar con JDBC es necesario tener controladores que permitan acceder a las distintas bases de datos. Sin embargo, ODBC sigue siendo hoy en día la API más popular para acceso a Bases de Datos, por lo que: Sun se ha visto obligada a diseñar un puente que permite utilizar la API de JDBC en combinación con controladores ODBC.

Las tecnologías que se emplea para la conectividad entre los datos y la aplicación, se ha convertido en un factor muy importante a la hora de desarrollar un proyecto web que cuente con funcionalidad de acceso a datos.

A continuación se muestra un cuadro comparativo de las dos tecnologías más importantes en este sentido: ActiveX Data Objects (ADO) y Java Data Base Connectivity (JDBC).

ADO	JDBC
Tecnología elaborada por Microsoft	Tecnología hecha por Sun Microsistems.
Tiene la principal función de realizar la solicitud de los datos a la base de datos.	Tiene la función de ser un gestor para la aplicación con respecto a la base de datos.
Esta solicitud la realizará mediante la tecnología OLE DB, la cual estará en contacto de manera directa con la base de datos.	Por primera vez el JDBC fue empleado, tomando como intermediario entre él y la base de datos al ODBC.
La tecnología OLE DB sólo se empleará cuando el DBMS pertenece de igual manera a Microsoft, como es SQL Server.	Como modelo cliente/servidor, el JDBC se encontrará trabajando en el equipo cliente, conectándose directamente con la base de datos.
ADO encapsulará a ciertos objetos de OLE DB, para que de ésta manera se realice la conexión con la base de datos.	Como modelo de tres capas, el JDBC se encontrará en una capa intermedia, donde todos los usuarios pasarán por él para poder accesar a la base de datos.
Para realizar la gestión de acceso a bases de datos heterogéneas por parte de ADO, éste hará uso de ciertos objetos de la tecnología RDO (Remote Data Objects).	Existen módulos JDBC que son propios de los fabricantes de DBMS, que son utilizados para el rápido acceso a la información de las bases de datos de los mismos.
RDO dependerá de los ODBC’s para poder efectuar la conexión a la base de datos y con esto el acceso a la información.	JDBC no se encontrará ligado a trabajar con alguna tecnología en específica, ya que se elaboró con la finalidad de ser portable.
ADO podrá encontrarse trabajando en una página web en conjunto con código HTML; esto será posible mediante un mecanismo de introducción de instrucciones como es el VBscript.	En aplicaciones Web, JDBC se encontrará laborando en conjunto con código HTML, mediante el mecanismo del Java script.
Los objetos que conforman al ADO, no son compatibles con otros lenguajes, solo por aquellos que pertenecen a la empresa Microsoft como son: Visual C++, Visual Basic, Visual Java, etc.	JDBC se elaboró con la finalidad de poder ser compatible y portable para poder ser empleado en aplicaciones y para la conexión con bases de datos.

Por último, hay que destacar también una tecnología llamada Web DB utilizada por algunos servidores de bases de datos, con la cual, un usuario puede solicitar la información que requiera y visualizarla a modo de respuesta en una página Web, que será creada y elaborada por el propio servidor de base de datos.

El proceso que comprende desde la solicitud a la visualización de la información, puede ser representado de la siguiente manera:

En este esquema anterior destacan:

• Navegador (browser): es la aplicación mediante la cual, se tiene acceso libre a los servicios de Internet, y el medio que permite al usuario introducir la solicitud para visualizar la información, empleando el URL para especificar detalladamente el proceso que se desea ejecutar
• Interfaz de Web: proporciona una interfaz para que un programa que se ejecute en el servidor genere como salida el código HTML, en lugar de leer simplemente un archivo estático de texto. Con ésta interfaz se podrán crear las páginas Web de forma dinámica y/o utilizar la implementación de formularios HTML. Esta interfaz permite tecnologías como los CGI’s o aquellas otras que son propias del servidor de base de datos
• Agente PL/SQL: es el eslabón final del proceso entre un navegador cliente y el servidor de base de datos. El agente ejecutará una llamada a un procedimiento almacenado en el servidor. Este procedimiento creará una página HTML dinámica como salida, y el agente devolverá dicha salida al cliente a través del navegador empleando de igual manera la Interfaz de Web
• Base de Datos (BD). En ella se mantendrá almacenada la información; se encargará de proporcionar los datos que le hayan solicitado previamente, al momento de la ejecución de un procedimiento por parte del Agente PL/SQL

Esta herramienta es una muy buena opción para pequeñas o medianas empresas, en las cuales llegaría a resultar muy costoso la implementación de otro tipo de tecnologías más caras y avanzadas.