Computación en la Nube 2ed

Descripción

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