Key
1 Key
- 키(key)는 데이터베이스에서 조건에 만족하는 튜플을 찾거나 순서대로 정렬할 때 튜플들을 서로 구분할 수 있는 기준이 되는 속성을 말한다.
- 키의 종류로는 기본키(Priamry), 후보키(Candidate Key), 대체키(Alternate Key), 수퍼키(Super Key), 외래키(Foreign Key)가 있다.
2 후보키(Candidate key)
- 후보키는 기본키가 될 수 있는 후보들이다
- 후보키는 유일성과 최소성을 만족하는 속성 또는 속성들의 집합이다
- 유일성
- 키값으로 하나의 튜플을 유일하게 구별할 수 있어야한다.
- 최소성
- 모든 레코드들을 유일하게 식별하는데 꼭 필요한 속성만으로 구성되어 있어야 한다.
- 즉 하나의 속성이 없어도 유일성을 만족한다면 이 속성은 제거해야한다.
- 수퍼키 중에서 최소성을 만족하는 것이 후보키가 된다.
- 후보키가 되기 위해 만족해야 하는 유일성과 최소성의 특성은 새로운 튜플이 삽입되거나 기존 튜플의 속성값이 바뀌어도 유지되어야 한다.
후보키 참고
3 기본키(Primary Key)
- 주 키 또는 프라이머리 키라고 한다.
- 후보키 중에서 특별히 선정된 키로 중복된 값을 가질 수 없으며, 후보키의 성질을 갖는다.
- 즉, 유일성과 최소성을 가지며 튜플을 식별하기 위해 반드시 필요한 키이다.
- 기본키는 Null 값을 가질 수 없기 때문에 튜플에서 기본 키로 설정된 속성에 Null 값이 있어서는 안 된다.
- 테이블당 하나만 만들 수 있다
기본키 선정 팁
- 속성 값이 변경될 가능성이 높은 속성은 기본키로 선정하지 않는게 좋다
- 가능하면 작은 정수 값이나 짧은 문자열을 가지는 속성을 기본키로 선정하는게 좋은데 많은 데이터 중 빠르게 검색하기 위함이다
- 복합 기본키는 피하는 것이 좋으며 기본키가 없는 테이블이 규칙에 어긋나는 것은 아니지만 모든 테이블에 기본키를 두는 것이 좋다.
- 테이블에 기본키가 없으면 반복적이고 일관성이 없는 데이터들이 쌓여 자신이 원하는 데이터를 추출하기 위해 명령을 내렸을 때 이를 수행하는 속도가 느릴 수 있고 다양한 문제를 일을킬 가능성이 있기 때문이다.
기본키 참고
4 외래키(Foreign Key)
- 외래키란 하나(또는 여러개)의 다른 릴레이션의 기본키 필드를 참조하는 데이터의 참조 무결성을 확인하기 위해 사용되는 키를 의미한다.
- 외래키는 한 릴레이션을 다른 릴레이션과 연결해주는 역할을 한다.
- 즉, 외래키는 하나의 릴레이션을 다른 릴레이션에 의존하게 만든다.
- 외래키를 설정할 때, 참조되는 릴레이션의 필드는 반드시 UNIQUE나 PRIMARY KEY 제약 조건이 설정되어 있어야 한다.
외래키 특징
- 참조하고(외래키) 참조되는(기본키) 양쪽 릴레이션의 도메인은 서로 같아야 한다.
- 참조되는 값이 변경되면 참조하는 값도 변경된다
- NULL값과 중복 값이 허용된다
- 자기 자신의 기본키(PK)를 참조하는 외래키도 가능하다.
- 외래키가 기본키의 일부가 될 수 있다.
외래키 참고
5 슈퍼키(Super key)
- 릴레이션에 존재하는 필드들의 부분집합으로서, 유일성을 만족해야 한다.
- 후보키와의 차이점으로 유일성과 최소성이 있는데, 수퍼키는 유일성은 만족하지만, 최소성을 만족하지 못한다.
슈퍼키 참고
6 대체키(Alternate key)
- 후보키 중에서 기본키로 선택되지않고 남은 키를 의미한다.
- 보조키라고도 불린다.
대체키 참고
6.1 대체키 언제 사용할까?
- 시스템 내부에서 튜플의 식별자는 대리키(숫자)를 사용하고 보안을 강화하기 위해 외부에 오픈하여 사용할 때에는 String 기반의 대체키를 사용하는 방법이 있다.
random string 대체키의 성능
- MySQL 기준 1천만건 이상으로 넘어가기 전까지 random string으로 사용해도 조회 성능에 크게 이슈가 없다
- 성능을 고려한다면 UUID를 수정해서 사용하는 것을 검토해보자
대체키 사용 예시
2020년 5월 특정 서비스에서 Bigint 형태의 유저 아이디를 URL PATH로 사용하여 유저의 거래내역을 노출하는 GET API가 있었다. 이런 경우 인증 과정이 없다면 URL의 숫자만 조작하면 다른 이의 거래 내역을 쉽게 볼 수 있게 된다. 이슈 이후 랜덤 스트링 형태의 대체키로 변환하여 API를 수정하였다
외부 협력사와 자사 서비스 간에 상품 데이터 연동 과정에서 키 값을 시스템 내부의 PK로 사용하면 양사간의 데이터는 자사 시스템 내부의 PK로 강하게 묶이게 된다. 이후 자사 시스템에서 데이터베이스를 MySQL에서 MongoDB 등으로 변경하면 달라진 PK 체계로 인해 많은 공수가 발생한다.
7 대리키(Surrogate Key)
- 기본키가 보안을 필요로 하는 속성을 가지고 있거나, 여러 개의 속성으로 구성되어 있어 복잡하거나, 기본키로 사용할 속성이 없을 경우에 일련번호 같은 가상의 속성을 생성하여 기본키로 사용하는 키이다
- 대리키의 값은 보통 숫자를 사용하며, 주로 런타임으로 레코드가 테이블에 삽입되기 전에 만들어진다.
- 대리키의 값은 다른 컬럼들과 연관성은 전혀 없다.
- 기본키가 여러 속성으로 구성된 경우에는 데이터를 수정하거나 검색할 때 수행 속도가 떨어질 수 있는데 대리키는 이를 해결해준다.
7.1 대리키를 사용하는 이유
기본키의 저장 공간을 줄여서 성능을 향상시키기 위해 사용된다.
- 기본키의 데이터 길이가 너무 길거나 여러 개의 속성으로 구성되어 있는 경우 기본키를 이용하여 처리할 때 기본키를 읽어드리는데 많은 시간이 소요된다.
- 이로인해 성능의 효율이 떨어지는데 대리키를 이용함으로써 식별자를 단순하게 바꿔 처리 시간을 단축시킬 수 있어 성능이 향상된다.
중요한 데이터를 대체하여 보안의 이득을 얻기 위해 사용된다.
- 사용자의 주민번호나 아이디 등 개인정보는 식별자로써 사용하기에 좋지만, 중요한 정보이기 때문에 직접적으로 사용하는데에 위험요소들이 따른다.
- 이와 같은 경우 중요한 데이터의 식별자를 대신으로 대리키를 사용한다면 개인정보 노출의 위험으로부터 좀 더 안전해질 수 있다.
데이터 변경에 영향을 덜 받기 위해 사용한다
- 식별자 속성 중 일부 데이터가 변경되면 이로인해 영향을 받는 다른 데이터들을 모두 일일이 변경해줘야하는 수고가 따르게 된다.
- 하지만 대리키를 사용한다면 대리키에 대한 정보만 변경하면 된다
7.2 단점
데이터베이스의 쿼리문이 복잡해진다
- 기본키는 처리시 필요한 데이터를 직접적으로 갖고 있지만 대리키는 사실상 데이터와 연관이 없는 값이나 마찬가지다.
- 그렇기 때문에 간단한 처리를 해야할 경우에도 조인(Join)을 사용해야되기 때 문에 쿼리문이 복잡해진다.
7.3 예시
속성 중 '주민번호'를 기본키로 사용하면 데이터의 길이가 길기 때문에 처리시 처리시간이 길어져 성능이 떨어진다. 또한 주민번호 속성은 개인정보이기 때문에 유출의 위험이 있어서는 안된다. 이를 해결하기 위해 '학생번호' 속성을 임의로 생성하여 대리키로 사용한다.
대리키 참고
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