Computación en la Nube 2ed

En la presente obra, se expone el modelo de computación en la nube (cloud computing) mediante la descripción de sus arquitecturas y modelos más sobresalientes.

Desde la aparición de la primera edición de esta obra, la nube se ha ido desplegando a lo largo y ancho del mundo con innumerables proveedores de servicios y miles de millones de usuarios en sus diferentes modelos de servicios. En la actualidad, se puede considerar que la nube se encuentra en todas partes y

sus aplicaciones se han convertido en servicios esenciales como la luz, el agua o el petróleo (gas o carburantes) y de uso diario tanto por usuarios personales como por organizaciones y empresas. Así podemos ver productos de la nube de uso diario como Gmail, Google Maps, Spotify, Netflix, Dropbox,

WhatsApp, Zoom, etc. La nube nos brinda la oportunidad de acceder a contenidos, desde prácticamente cualquier lugar y con un crecimiento continuo.

Esta segunda edición se ha marcado como objetivos principales seguir con los lineamientos de la primera edición actualizándolos, añadiendo el estudio de la evolución y mejora de características de la computación en la nube en la actualidad y las predicciones que se resaltan como las más prometedoras en las tecnologías disruptivas actuales y emergentes que constituyen los pilares fundamentales de la

nube.

Mercado: Profesionales y estudiantes de sistemas, empresarios grandes y medianos.

Ventajas competitivas:

La forma en que se presenta la tecnología y los caos de éxito nos sumerge en la lectura, facilitando la comprensión.

Autor: Luis Joyanes

Presidente de la Fundación I+D del Software Libre. Dr. Ingeniero en Informática por la Universidad de Oviedo y Dr. en Sociología por la Universidad Pontificia de Salamanca. Dr. Honoris Causa por la Universidad Privada Antenor Orrego de Trujillo (Perú); por la Universidad San Martín de Porres (Perú) y por la Universidad Inca Garcilaso de la Vega (Perú). Líder Académico del TEC de Monterrey, México, campus Querétaro. En abril de 2018 recibió la Mención Honorífica del Doctorado en Ingeniería de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, de Bogotá

(Colombia). Ha escrito más de 40 libros de TIC y más de 150 artículos científicos y profesionales.

Capítulo 1

Fundamentos de Computación en la Nube (Cloud Computing)

1.1 Computación en la nube (Cloud Computing). Origen, Evolución y Definición 2

1.1.1 Antecedentes del modelo tradicional de computación 2

1.1.2 Origen y evolución de la computación en la nube 3

1.1.3 Definición de computación en la nube 5

1.2 Definición de computación en la nube 7

1.2.1 Características esenciales 7

1.2.2 Características complementarias 9

1.2.3 Características de computación en la nube que facilitan su adopción 10

1.3 Modelos de la nube (Cloud) 11

1.4 Modelos de servicio 12

1.5 Modelos de despliegue de la nube (tipos de nubes) 14

1.5.1 Nube privada 15

1.5.2 Nube pública 16

1.5.3 Nube híbrida 17

1.5.4 Nube comunitaria 17

1.5.5 Multi-nube (multi-cloud) 18

1.6 La nube del futuro en organizaciones y empresas 18

1.7 Selección del modelo de nube 21

1.8 La emergencia de la nube híbrida y entornos multinube 22

1.9 Computación en la nube nativa (cloud native) y computación sin servidor (serveless computing) 24

1.9.1 Microservicios 25

1.9.2 Contenedores: Docker 26

1.9.3 Orquestador de contenedores: Kubernetes 26

1.10 Proveedores de la nube 27

1.10.1 Implantación de la nube en organizaciones y empresas 29

1.10.2 Aspectos económicos 30

1.11 Seguridad en la nube: retos y amenazas 31

1.12 Contratación de servicios de Cloud Computing 32

1.13 Los centros de datos como soporte de Cloud Computing 33

1.14 El futuro de la nube en el horizonte 2025 34

1.14.1 Predicciones de la nube para 2021 35

RESUMEN 35

BIBLIOGRAFÍA 36

RECURSOS WEB 38

Capítulo 2

Computación en la nube en organizaciones y empresas

2.1 Las empresas con la organización de TI tradicional 42

2.2 Características específicas y globales de la computación en la nube 43

2.3 Beneficios e inconvenientes de la nube 44

2.4 Características clave de la computación en la nube para organizaciones y empresas 46

2.4.1 Aspectos desde una perspectiva empresarial 49

2.5 Factores de impacto en la adopción de la nube 49

2.6 Otros beneficios de la nube para los negocios 50

2.7 Ventajas de la computación en la nube para usuarios finales 53

2.8 Incertidumbres de la nube 54

2.9 Estrategias para la migración a la nube 56

2.9.1 Aspectos por considerar en la estrategia de migración 57

RESUMEN 58

BIBLIOGRAFÍA 59

Capítulo 3

Arquitectura de computación en la Nube

3.1 Arquitectura de referencia de Cloud Computing 62

3.2 Actores/Roles de la nube 65

3.2.1 Proveedor de la nube 66

3.2.2 Consumidor de la nube 67

3.2.3 Operador (carrier) de la nube 68

3.2.4 Broker de la nube 69

3.2.5 Auditor de la nube 69

3.2.6 Interacciones entre actores de la

nube 70

3.3 Componentes arquitectónicos del proveedor de computación en la nube 70

3.4 Capas de servicio: modelos de implementación de la nube (Cloud) 71

3.4.1 Software como servicio (SaaS) 72

3.4.2 Plataforma como servicio (PaaS) 74

3.4.3 Infraestructura como servicio (IaaS) 75

3.5 Arquitectura de la computación en la nube 76

3.5.1 Capa frontal 77

3.5.2 Red 78

3.5.3 Capa final 78

3.6 Modelo de arquitectura de seis capas 79

3.7 Administración de los servicios de la computación en la nube 82

RESUMEN 84

BIBLIOGRAFÍA 86

Capítulo 4

Tecnologías habilitadoras de la computación en la nube: Industria 4.0 y Transformación Digital

4.1 Industria 4.0 y la Cuarta Revolución Industrial 89

4.1.1 Los pilares tecnológicos de la Industria 4.0: Una visión retrospectiva 91

4.2 El panorama de la computación en la nube: tecnologías habilitadoras 94

4.3 Fabricación aditiva / Impresión 3D 95

4.4 Tecnologías wearables (ponibles) 98

4.4.1 Componentes de un dispositivo wearable 99

4.4.2 Tipos de dispositivos wearables 100

4.5 Realidad Virtual 100

4.5.1. Gafas de Realidad Virtual 101

4.6 Realidad aumentada 101

4.6.1 Aplicaciones de la realidad

aumentada 103

4.6.2 Diferencias entre Realidad Virtual y Realidad Aumentada 103

4.7 Experiencias inmersivas: Realidad Mixta y Realidad Fusionada 104

4.8 Los gemelos digitales 104

4.9 Inteligencia Artificial Aplicada 105

4.9.1 Aprendizaje automático 107

4.9.2 Aprendizaje profundo 107

4.9.3 Asistentes virtuales y de voz (bots/chatbots) 107

4.10 Drones 108

4.10.1 Aplicaciones de los drones 109

4.11 Robots colaborativos (cobots) 109

4.11.1 Tecnologías complementarias de la robótica colaborativa 111

4.12 Automatización robótica de procesos (RPA): robots de software 111

4.12.1 Componentes de un RPA 112

4.13 Vehículos autónomos y vehículos conectados 113

4.13.1 Tecnologías básicas en los vehículos autónomos 114

4.13.2 Casos de uso del auto conectado 116

4.14 Blockchain (Cadenas de bloques) 117

4.15 Fabricación Inteligente 4.0. La transformación digital de la Industria 4.0 118

4.16. Fábrica Inteligente 4.0: La Transformación Digital de la Industria 4.0 120

4.17 Big Data: La Espina Dorsal de la Transformación Digital en la Era de los

Datos 122

4.16.1 Arquitectura De Big Data 123

RESUMEN 123

BIBLIOGRAFÍA 124

RECURSOS 125

Capítulo 5

Hiperconectividad

5.1 Redes de computadoras 128

5.2 Redes inalámbricas 129

5.2.1 Red Inalámbrica de Área Personal WPAN 129

5.2.2 Red Inalámbrica de Área Local (WLAN, Wireless LAN, Wireless Local-Area

Networks) 130

5.2.3 Red Inalámbrica de Área Metropolitana WMAN 130

5.2.4 Red Inalámbrica de Área Amplia (Wireless Wide-Area Network WWAN) 131

5.3 Conectividad de Internet de las Cosas en la nube 131

5.4 Tecnología de comunicación de corto alcance 132

5.4.1 Wifi 132

5.4.2 Bluetooth 133

5.4.3 Tecnología 6LoWPAN

(IEEE 802.15.4) 135

5.5 Redes de proximidad 136

5.5.1 Identificación por radiofrecuencia (RFID) 136

5.5.2 NFC 137

5.6 Internet Celular de las Cosas 138

5.7 Tecnologías de redes LPWAN (Low Power Wan) 140

5.7.1 Características de redes LPWAN 140

5.7.2 Tecnologías de comunicación radio de largo alcance 141

5.7.3 Aplicaciones LPWAN 143

5.8 Redes móviles 5G: la espina dorsal de la nueva computación en la nube 144

5.8.1 ¿Qué son tecnologías 5G? 145

5.8.2 Integración de 5G en la arquitectura de computación en la nube 146

5.8.3 Aplicaciones de 5G 147

5.9 Redes Wifi 6.0 150

5.9.1 Redes Wifi 6E 151

5.9.2 Redes Wifi 7 152

5.10 Comunicaciones unificadas en la nube (UCaaS) 152

RESUMEN 154

BIBLIOGRAFÍA 155

ORGANIZACIONES INTERNACIONALES 156

RECURSOS 156

Capítulo 6

Virtualización

6.1 ¿Qué es la virtualización? 160

6.2 Breve historia de la virtualización 161

6.3 Modelo tradicional de computación 163

6.4 ¿Qué es un hipervisor? 165

6.5 Implementación de la virtualización 168

6.6 Categorías de virtualización 171

6.6.1 Virtualización de servidor 172

6.6.2 Virtualización de almacenamiento 172

6.6.3 Virtualización de red 173

6.6.4 Virtualización de memoria 173

6.6.5 Virtualización de escritorio 174

6.6.6 Virtualización de aplicaciones 175

6.6.7 Virtualización de presentaciones 175

6.6.8 Virtualización de datos 175

6.7 ¿Por qué virtualizar? 176

6.8 ¿Cómo virtualizar? 177

6.9 Espacios de trabajo: Una variante del escritorio virtual 179

6.10 Proveedores de virtualización 180

6.11 Almacenamiento de datos virtual en la nube 182

6.12 Disco duro virtual 183

RESUMEN 185

BIBLIOGRAFÍA 186

RECURSOS 187

Capítulo 7

Centros de datos: los pilares de la Nube

7.1 Los centros de datos como soporte del cloud computing 190

7.2 Centros de datos físicos 191

7.3 Características de un centro de datos físico 192

7.4 Centros de datos virtual y centros de datos definidos por software 193

7.5 Certificaciones de los centros de

datos 194

7.5.1 Certificaciones TIER para los centros de datos 195

7.5.2 Certificación TIER V 198

7.6 Regiones de datos de la nube 198

7.6.1 Nuevas regiones de datos de la nube en España 199

7.6.2 Regiones de datos en Latinoamérica y el Caribe 201

7.7 Los centros de datos verdes 202

7.8 El tráfico global de datos en el

mundo 203

7.9 Internet y los centros de datos: Una industria pesada 204

7.10 Los centros de datos como los pilares de cloud computing 206

RESUMEN 207

BIBLIOGRAFÍA 208

RECURSOS 208

ANEXOS 209

A – Certificaciones de Uptime Institute 209

B – Certificaciones de Switch: TIER V 212

Capítulo 8

Edge Computing, Fog Computing y Data Lakes

8.1 Modelos Edge y Fog Computing de computación en la nube 216

8.2 Edge Computing 217

8.2.1 Características de la computación en el borde (Edge Computing) 218

8.2.2 Aplicaciones de Edge Computing 220

8.3 Fog Computing (Computación en la niebla) 220

8.4 Edge Computing versus Fog

Computing 221

8.5 Data Lakes (Lagos de Datos): Los nuevos depósitos de almacenamiento de datos 223

8.5.1 El origen del término Data Lake 224

8.5.2 Definición de Data Lake 225

8.5.3 Propiedades, ventajas e inconvenientes de los lagos de datos 226

8.5.4 Proveedores de soluciones de Data Lakes 227

8.6 Data Warehouse versus Data Lakes 227

8.7 Big Data y la Inteligencia Artificial, los pilares de los lagos de datos 231

8.8 Proveedores de Data Lakes en la

nube 233

8.9 La computación en el borde (Edge Computing) en 2021 y siguientes años 235

RESUMEN 235

BIBLIOGRAFÍA 236

RECURSOS 237

Capítulo 9

La Nube Nativa (Cloud Native): Computación “sin servidores”, DevOps, Microservicios, Contenedores y Orquestadores

9.1 Computación sin servidor (serveless computing) 240

9.1.1 Funcionamiento de la computación sin servidor 242

9.1.2 Función como servicio (FaaS) 242

9.1.3 Proveedores de servicios “sin

servidor” 243

9.2 DevOps 244

9.3 Microservicios: Arquitectura de microservicios 248

9.4 Contenedores 251

9.4.1 Docker 253

9.5 Orquestación de contenedores 253

9.5.1 Kubernetes 254

9.6 Orquestación de la nube 255

9.6.1. Orquestación versus coreografía 256

9.7 La nube del futuro / evolución de la

nube 257

9.8 Aplicaciones nativas de la nube 259

9.8.1 ¿Qué es una aplicación nativa de la nube? 259

9.8.2 Aplicaciones tradicionales frente a aplicaciones nativas de la nube 260

9.9 La nube nativa (Cloud Native) 261

9.10 Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 263

RESUMEN 264

BIBLIOGRAFÍA 266

RECURSOS 266

ANEXOS 267

Panel de Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 267

Capítulo 10

La nube móvil

10.1 Computación móvil 269

10.1.1 ¿Qué es computación móvil? 270

10.2 Limitaciones de la computación móvil tradicional 271

10.3 Computación en la nube móvil (Mobile Cloud Computing, MCC) 273

10.4 Ventajas para los usuarios móviles 277

10.5 Características y componentes de los dispositivos móviles 280

10.6 El software de los teléfonos inteligentes (Sistemas operativos y aplicaciones) 282

10.7 Aplicaciones móviles 283

10.7.1 Aplicaciones móviles nativas 284

10.7.2 Aplicaciones móviles Web 285

10.7.3 Aplicaciones móviles híbridas 286

10.8 El nuevo mundo hiperconectado y el impacto de las redes 5G (Informe The Mobile Economy 2020 de GSMA) 288

10.9 Tendencias tecnológicas inalámbricas emergentes de Gartner 291

RESUMEN 294

BIBLIOGRAFÍA 295

RECURSOS 296

ANEXOS 297

Teléfonos inteligentes (Smartphones): Marcas, modelos, características y conectividad 5G 297

Capítulo 11

Seguridad y Ciberseguridad en la Computación en la Nube

11.1 Seguridad y privacidad 306

11.2 ¿Qué es ciberseguridad? 306

11.3 La ciberseguridad en tiempo real 309

11.4 Seguridad de la información y privacidad en la computación en la nube 311

11.5 Infraestructuras críticas 311

11.6 Ciclo de vida de ciberseguridad 312

11.7 Ciberamenazas: agentes y tipos 315

11.8 Ciberataques: Herramientas utilizadas por los atacantes 316

11.9 Resiliencia 317

11.10 La Web profunda, la Web invisible (Deep Web) 318

11.11 Los ciberriesgos 319

11.12 Directiva de Ciberseguridad de la Unión Europea NIS/NIS2 320

11.12.1 Nueva Normativa NIS 2 de la Unión Europea 321

11.13 Estrategias de Ciberseguridad de la Unión Europea: 2013 Y 2020 321

11.13.1 Estrategia de Ciberseguridad de la UE 2013 322

11.3.2 Nueva Estrategia de Ciberseguridad de la UE 2020 322

11.3.3 Estrategia Nacional de Ciberseguridad 2019 de España 323

11.14 Reglamento europeo de ciberseguridad 324

11.15 Organizaciones internacionales 325

11.16 Tendencias en ciberseguridad en la nube para 2021 327

RESUMEN 327

BIBLIOGRAFÍA 328

RECURSOS 329

Capítulo 12

Proveedores de la Nube

12.1 Panorámica de proveedores de cloud computing en el horizonte 2025 334

12.2 Proveedores de servicios de computación en la nube 335

12.2.1 Proveedores de IaaS 336

12.2.2 Proveedores de PaaS 336

12.2.3 Proveedores de SaaS 337

12.2.4 Proveedores de DaaS (Desktop as a Service) 337

12.2.5 Proveedores de DSaaS (Data Storages as a Service) 337

12.2.6 Proveedores de DBaaS (Data Base as a Service) 338

12.2.7 Proveedores de FaaS (Function as a Service) 338

12.2.8 Proveedores de CaaS (Container as a Service) 338

12.3 “Cuadrantes mágicos de Gartner” de computación en la nube 339

12.3.1 Cuadrante mágico de Gartner “Servicios de Infraestructuras y Plataformas de la nube” 340

12.3.2 Infraestructura de nube pública para servicios gestionados y profesionales. 341

12.3.3 Servicios para desarrolladores de Inteligencia Artificial en la nube 342

12.3.4 Cuadrante mágico de Gartner en “Infraestructuras convergente” 343

12.4 Amazon Web Services 344

12.5 Azure de Microsoft 347

12.6 Google Cloud Platform 348

12.7 Alibaba 349

12.8 Oracle 350

12.9 IBM 350

12.10 Otros grandes proveedores de computación en la nube 351

12.11 Proveedores de servicios de virtualización 353

RESUMEN 353

BIBLIOGRAFÍA 354

RECURSOS 355

Capítulo 13

Ética, Privacidad, Protección de Datos y Compliance en la Nube: Normativas, regulaciones, consorcios y organizaciones internacionales

13.1 La ética y la responsabilidad social de las empresas en el ecosistema de Cloud Computing 358

13.2 Evaluación de impacto en la protección de datos 359

13.3 Reglamento General de Protección de Datos y de privacidad de la Unión

Europea 360

13.3.1 Aspectos más sobresalientes del reglamento vigente 360

13.3.2 Recomendaciones de la AEPD sobre el reglamento europeo de protección de datos 361

13.4 El Delegado de Protección de Datos (DPO) 362

13.5 Evaluación de impacto en la

privacidad 363

13.5.1 Privacidad desde el diseño 363

13.6 Privacidad en la computación en la nube 366

13.6.1 Ley de privacidad de cloud computing pionera de California 367

13.7 Precauciones de seguridad en el ciberespacio 368

13.7.1 Caso de Estudio: Proyecto destinado a la Seguridad del Internet de las Cosas de Telefónica. 370

13.8 Guía de privacidad y seguridad en Internet (AEPD/INCIBE) 370

13.9 El escudo de privacidad Unión Europea-Estados Unidos 371

13.10 Organizaciones y Consorcios internacionales del sector de cloud computing 371

13.11 Compliance (Cumplimiento Normativo) 374

RESUMEN 376

BIBLIOGRAFÍA 376

RECURSOS ELECTRÓNICOS 377

ANEXOS 378

A – De privacidad de INCIBE y de la AEPD 378

B – 5 De noviembre de 2018. Primera Norma Internacional ISO/IEC para Internet de las Cosas 380

Capítulo 14

Migración a la nube

14.1 Motivaciones para migrar a la nube 384

14.1.1 Motivaciones de negocios 384

14.1.2 Motivaciones técnicas 385

14.1.3. Motivaciones de seguridad y privacidad 385

14.2 Tipos de migración 387

14.3 Proceso de migración a la nube 388

14.4 Estrategias de migración a la nube 389

14.4.1 Recomendaciones para ayudar en la toma de decisiones de la adopción de la nube 390

14.4.2 Estrategia de migración de

INCIBE 391

14.4.3 Estrategia de migración de Arsys 392

14.4.4 Estrategia de migración de Cisco 392

14.4.5 Estrategia de migración de

Deloitte 393

14.5 Aspectos legales y contractuales 393

14.6 Otros aspectos a tener en cuenta en la migración 394

14.7 Tipos de aplicaciones migradas a la nube 396

14.8 Certificaciones de organizaciones internacionales 398

RESUMEN 399

BIBLIOGRAFÍA 400

RECURSOS 400

Capítulo 15

Tendencias tecnológicas disruptivas de impacto en la nube del futuro

15.1 Tecnologías emergentes (2020-2030) Hype Cycle for Gartner, agosto 2020 404

15.2 Tecnologías disruptivas de impacto para protección ante el coronavirus

COVID-19 406

15.2.1 Tecnologías recomendadas por el Parlamento Europeo 406

15.2.2 Perspectivas del COVID-19. Tecnología e innovación contra el

coronavirus 407

15.2.3 Otras tecnologías disruptivas de gran uso en la actualidad frente a la

pandemia 407

15.2.4 Retos y oportunidades de las tecnologías en la lucha contra el COVID-19: los riesgos de privacidad en el futuro 408

15.3 Tendencias de la transformación digital en el futuro y su impacto en el COVID-19 (Forbes, julio 2020) 409

15.3.1 España Digital 2025: Agenda para la “transformación digital de España” 411

15.4 Las 10 principales tendencias estratégicas para 2021 (Gartner, octubre 2020) 412

15.5 Predicciones tecnológicas en la computación en la nube para 2021 (Forbes, noviembre 2020) 417

15.6 Predicciones tecnológicas para la computación en la nube en 2021 (Forrester, octubre 2020) 418

15.7 Predicciones cloud 2021 de Telefónica (enero 2021) 421

15.8 La hiperconectividad del futuro: Redes 6G y Wifi 7 425

15.8.1 Futuras redes Wifi: Wifi 7 426

15.8.2 Futuras redes móviles: 6G 426

15.9 La nube en el horizonte: El camino a la Quinta Revolución Industrial 427

RESUMEN 428

BIBLIOGRAFÍA 429