Computación cuántica, virtualización en la nube

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Investigación sobre computación cuántica, virtualización en la nube, buses ópticos y programa en perl

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UNIVERSIDAD TCNICA NACIONALSEDE ATENAS.

Bachillerato Ingeniera en Tecnologas de la Informacin.

Plataformas Tecnolgicas ll.

Examen Final.

Estudiante:Daro Vargas Chaves.

Profesor:Ing. Henry Guevara.

Fecha de entrega: 03/12/2015.

Tercer cuatrimestre 2015.

1. Computacin cuntica.Introduccin.Se realizar una investigacin sobre los orgenes de su estudio, la definicin, caractersticas, diferencias con respecto a la computacin clsica, importancia, posibilidades de aplicacin, obstculos y el estado actual del desarrollo del tema en s. Esto para ampliar la visin del alcance de las ciencias computacionales.

La historia comienza con el nombre Gordon Moore (uno de los fundadores de Intel) quien propuso la Ley de Moore (cada dos aos se duplica el nmero detransistoresen unmicroprocesador). Robert Keynes us esta observacin para estudiar el nmero de tomos que se requieren para almacenar un bit (la unidad ms pequea de informacin que registra, almacena y procesa una computadora convencional). Imitando a Moore, Keynes analiz la variacin anual de este nmero y extrapol sus resultados para concluir que, en el 2020, se alcanzara el lmite de un bit por tomo. En la actualidad, los clculos ms optimistas sitan el lmite operacional de los chips de silicn en una longitud de cerca de 30 veces las dimensiones de un tomo (todava por debajo de la prediccin Moore-Keynes). Para alcanzar dicho lmite, cabe decirlo, se requiere de las innovaciones que podran producirse durante el tiempo restante. Lo que deja claro que, si se ha de obtener un bit por tomo, la fsica a la que estamos habituados no es suficiente. Una vez que los dispositivos alcancen dimensiones atmicas ser necesario usar la Mecnica Cunticapara registrar, almacenary procesar bits (computacin cuntica). Pensando en que la miniaturizacin de los chips es imparable, es slo cuestin de tiempo el contar con dispositivos de clculo tan pequeos que requieran ser llamados computadoras cunticas.Por definicin una computadora cuntica es un dispositivo informtico que hace uso directo del fenmeno de la mecnica cuntica, como la superposicin (ocurre cuando un objeto "posee simultneamente" dos o ms valores de una cantidad observable.) y el entrelazamiento cuntico (es cuando dos o ms objetos se deben describir mediante un estado nico que involucra a todos los objetos del sistema), para realizar operaciones sobre datos.Las computadoras cunticas son diferentes de lascomputadoras tradicionalesbasadas entransistores. El principio bsico detrs de la computacin cuntica es que las propiedades cunticas pueden ser usadas para representar datos y realizar operaciones sobre los mismos datos. La computacin cuntica se basa en el uso de qubits en lugar debits, y da lugar a nuevas puertas lgicas que hacen posibles nuevosalgoritmos. Una misma tarea puede tener diferente complejidad en computacin clsica y en computacin cuntica, lo que ha dado lugar a una gran expectacin, ya que algunos problemas intratables pasan a ser tratables. Un modelo terico es la mquina cuntica de Turing ( ), tambin conocida como computadora cuntica universal.La base de la computacin cuntica son los qubits, en las computadoras clsicas, las memorias estn hechas debits, cada bit representa un uno o un cero. Una computadora cuntica mantiene una secuencia de qubits. Un nico qubit puede representar un 1, un 0 o, crucialmente, cualquier superposicin cuntica de estos, lo que significa que en la computacin cuntica cada bit llega a estar en mltiples estados en un mismo instante. Gracias a esto, podremos llegar a reducir exponencialmente el tiempo empleado por los algoritmos actuales.

La computacin cuntica est todava "en paales", habiendo ms teoras que prcticas por el momento. Se cre que sera de gran importancia en el desarrollo de inteligencia artificial relacionado a esto el aprendizaje automtico, se cree que en el campo de la medicina traera mltiples beneficios como por ejemplo a la hora de definir la mejor dosis de radiacin para combatir un cncer entre muchos ms.

ConclusinSon duda alguna la computacin es una parte fundamental en la poca del ser humano actual y conforme estas nuevas tecnologas se desarrollen las posibilidades seran infinitas en cuanto al alcance de cosas a realizar por medio de esta ciencia. Sin duda alguna el futuro de la computacin actual, es la computacin cuntica.Referencias:La computacin cuntica en la prctica: los retos a superar para convertir teora en realidad (2014). Recuperado el 30 de noviembre del 2015, de: http://www.xataka.com/investigacion/la-computacion-cuantica-en-la-practica-los-retos-a-superar-para-convertir-teoria-en-realidadPoratti, Gustavo (2010) Los prximos 500 aos. Recuperado de: https://books.google.co.cr/books?id=BLguan0a8BYC&pg=PA32&dq=computadoras+cu%C3%A1nticas&hl=es-419&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=computadoras%20cu%C3%A1nticas&f=false

2. Virtualizacin en la nube.Introduccin.Se mencionarn los principales beneficios de la virtualizacin en la nube, los modelos bsicos de cloud computing y tambin de la importancia de la seguridad y medidas para tomar en cuenta.

Bsicamente hablar de la computacin en la nube es lo mismo que hablar sobre virtualizacin. Por definicin consiste en separar una nica mquina fsica enmltiples mquinas virtualesde manera eficiente. La virtualizacin esrentable, permitiendo la ejecucin denumerosas mquinas virtuales en un mismo equipo fsico, pudiendo prestar parte de los recursos de los servidores fsicos a otros interesados.Ofreceportabilidad, esto porquetiene la facilidad de moverse de un servidor fsico a otro en cuestin de segundos y sin tiempo de inactividad, como as tambin crearse de manera rpida y fcil. Otra ventaja es la ubicacin de las mquinas virtuales en un centro de datos: no importa dnde se encuentre nuestro centro de procesamiento de datos, las mquinas virtuales podrn copiarse entre centros de datos con facilidad.Existentres modelos bsicos de servicios decloud computing:SaaS(Software como servicio),PaaS(Platform as a Service) yIaaS(Infrastructure as a Service), y tres modelos bsicos de despliegue: pblico, comunitario y privado. Al modelar el sistema, se debe ser consciente de quecon un mayor control sobre la nube, se tendrn mayores posibilidades de aumentar la seguridad. As, un modelo IaaS nos permitir ajustar mejor la seguridad con respecto a un modelo SaaS, y lo mismo ocurrir con una nube privada en comparacin con una pblica.Mientras que el principal beneficio de la virtualizacin es la rentabilidad,la personalizacin del entorno aumenta el costo de implementacin con la ventaja de una mayor seguridad. Todo aquello que no est bajo el control directo del cliente, debe ser administrado por el CSP (Cloud Service Provider). Cuando se trabaja con una nube pblica, es el trabajo del CSP asegurar correctamente todos los aspectos de la infraestructura en la nube, ya que el cliente por lo general no tiene acceso a ella, peroen una nube privada tendremos que cuidar de esas implicaciones nosotros mismos.Particularidades de los entornos virtualizados:Los entornos virtualizados ms simples utilizanslo una reden la que residen todas las mquinas virtuales, pero como se puede intuir no resulta muy seguro.Con el fin de limitar la posibilidad de propagacin ante una inminente infeccin,las redes necesitan ser separadas adecuadamente en mltiples zonas desmilitarizadas con claras reglas de conectividadentre ellas.Se puede tambin solicitar al CSP que utiliceVLANtaggingotrunkingpara nuestras mquinas virtuales, es decir que todos los paquetes destinados a y procedentes de nuestras propias mquinas virtuales tendrn un determinado ID de VLAN, de modo queslo las interfaces de red en la misma VLAN sern capaces de recibir y procesar esos paquetes.As mismo al contratar un servicio de entorno virtualizado, las mquinas virtuales por lo general residen en unservidor fsico comncon mquinas virtuales de otros clientes. Entonces, una manera deaumentar la seguridad es alquilar el servidor fsico completo para uso exclusivo, ya que las mquinas virtuales de otros inquilinos residirn en otro lugar.La virtualizacin en s misma proporciona otra capa de defensa contra los atacantes, ya quecada mquina virtual est por s misma aislada del resto. Por lo tanto, si un atacante es capaz de poner en peligro una mquina virtual, est operando en un entorno aislado. An ms, la virtualizacin tambin proporciona la posibilidad dealmacenar la copia corrupta de la mquina virtual para su posterior anlisis forense.Finalmente, cada mquina virtual necesitar supropio lugar de almacenamiento de datos,el cual normalmente reside en unservidor de almacenamiento externo y centralizado. Por lo tanto, los datos que pertenecen a cada mquina virtual se escriben en el mismo disco duro, accesible a travs de la red. Con el fin de mejorar la seguridad, se puede contratar un servidor de almacenamiento de datos dedicado.An ms, cuando los datos de varias mquinas virtuales se almacenan en un servidor centralizado de datos, existe la posibilidad de que una mquina virtual pueda acceder a los datos de otra. Para evitar este problema, siempre podemoscifrar los datos que guardamos en el almacn de datos, para que incluso si otra mquina virtual puede leerlos, los mismos le resulten ilegibles.Inquietudes al utilizar virtualizacin en la nube.La virtualizacin ofrece muchas ventajas, como larentabilidad,mayor tiempo de actividad, y unamejor recuperacin de desastres. A pesar de estos beneficios, tambin deben tenerse en cuentanuevos vectores de ataque.Virtual Machine Monitor(VMM)El VMM se utiliza para separar los sistemas operativos de las mquinas virtuales delhardwarefsico. Asignacin de recursosCuando un recurso determinado como el almacenamiento externo o la memoria fsica se asigna a una mquina virtual, la misma puede utilizarlo para almacenar sus datos.Si los recursos son posteriormente reasignadosdado que la anterior ha dejado de requerirlos,la nueva mquina virtual podra leer los datos ajenos del disco duro o la memoria. Es entonces fundamental verificar la correcta eliminacin de los datos almacenados en los recursos cuando estos se encuentran en transicin de una mquina virtual a otra.Ataques a mquinas virtualesSi un atacante obtiene acceso a una mquina virtual mediante la explotacin de una vulnerabilidad en una de las aplicaciones que se ejecutan sobre la misma,puede luego utilizar la red para atacar otras aplicaciones que se ejecutan en diferentes mquinas virtuales. Si la mquina virtual se ejecuta en el mismohostfsico que la mquina virtual comprometida, puede ser difcil de detectar este tipo de ataques. Para elloes necesario el control de trfico entrante y saliente para cada mquina virtual en el mismohostfsico.Ataques de migracinLa migracin consiste por lo general entransferir toda la mquina virtuala travs de la red desde una mquina fsica a otra. Para un ataque exitoso, el atacante necesita tener acceso a la red en la que las migraciones se llevan a cabo, pudiendo leer o escribir la memoria. Cuando la comunicacin no est cifrada, elatacante puede realizar un ataqueMan In The Middle (MITM)para copiar todo el archivo VHDde la mquina virtual.Es necesario desplegar unmecanismo para deteccin de ataque MITM, y ademsdebiese garantizarse que las migraciones se realicen sobre canales de comunicacin seguroscomo TLS.Conclusin.La seguridad en entornos virtualizados en la nubeno es imposible.Slo se debe ser consciente de las inquietudes de seguridad que rodean dicha arquitectura y tomarse el tiempo para hacerle frente de manera adecuada. A su vez cabe destacar la importancia y ventajas de la virtualizacin en la nube, siendo una excelente opcin en el mbito empresarial. Referencias: Seguridad para la virtualizacin y la nube (2015). Recuperado el 29 de noviembre de 2015, de: https://technet.microsoft.com/es-es/magazine/hh855066.aspxVirtualizacin: Virtualizacin en y ms all de la nube (2015). Recuperado el 30 de noviembre de 2015, de: https://technet.microsoft.com/es-es/magazine/hh855066.aspx

3. Buses de datos pticos.

Introduccin.En primera instancia se va a proporcionar informacin sobre los buses de datos tradicionales, con el objetivo de ir formando una mejor visin, ms completa, sobre el tema de los buses de datos pticos. Se mencionarn aplicaciones donde son de gran utilidad as como su respectiva definicin y caractersticas.

Un bus de datos es un dispositivo mediante el cual, en el interior de una computadora se transportan datos e informacin relevante. Para la informtica, el bus es una serie de cables que funcionan cargando datos en la memoria para transportarlos a la Unidad Central de Procesamiento. En otras palabras, un bus de datos es un canal de transmisin de informacin dentro de la computadora que comunica a los componentes de dicho sistema con el microprocesador. El bus funciona ordenando la informacin que es transmitida desde distintas unidades y perifricos a la unidad central, haciendo a veces de semforo o de regulador de prioridades y operaciones a ejecutar.Existen distintos tipos de buses:Bus de direcciones: vincula el bloque de control de la CPU para colocar datos durante procesos de cmputo. Bus de control: transporta datos de acuerdo a las operaciones que se encuentra realizando el CPU.Bus de datos: propiamente dicho, transporta informacin entre dispositivos de hardware como teclado, mouse, impresora, monitor y tambin de almacenamiento como el disco duro o memorias mviles. Buses de datos pticos.Existen tambin los buses de datos a base de fibra ptica, bsicamente su funcionamiento es el mismo con las variaciones de velocidad y capacidad de transmisin de datos en los diversos componentes de hardware de la computadoras, se utilizan en computadoras muy poderosas donde se necesitan altas velocidades de trasmisin. La ventaja ms destacada de un bus de datos que utiliza fibras pticas es que se asegura una comunicacin sin perturbaciones. Las seales pticas transmitidas a travs de cables de fibra ptica corresponden a un haz de luz el cual es totalmente inmune a la interferencia elctrica y electromagntica. Entre sus aplicaciones ms importantes estn, la aeronutica principalmente por la rapidez de las transmisiones de datos, la cual se estima es unas 1000 veces ms veloz que los buses de datos tradicionales lo cual resulta muy conveniente teniendo en cuenta la complejidad y la gran cantidad de computadoras que requiere un avin, as como la inmunidad a las interferencias por lo cual tambin se aplica a la industria militar.

Conclusin.Claramente se ejemplifica en estas tecnologas el desarrollo constante de la computacin con respecto a sistemas cada vez ms eficientes y menos vulnerables. Hay un avance continuo de la tecnologa en la bsqueda de la perfeccin.Referencias:Lpez, Jorge (2013) Paraninfo Modulo 2 (fsica). Recuperado de: https://books.google.co.cr/books?id=yiY6AgAAQBAJ&pg=PA130&lpg=PA130&dq=buses+de+datos+de+fibra+optica&source=bl&ots=lnbseTkFHv&sig=KIzQ8NIpcn9N5D-pOXKXvn93OW0&hl=es&sa=X&redir_esc=y#v=onepage&q=buses%20de%20datos%20de%20fibra%20optica&f=falseCables de fibra ptica SPA-ZF (2015). Recuperado el 01 de diciembre de 2015, de: http://www.abb.com/product/db0003db004281/c12573990068e57cc1256eda00225574.aspx

4. Programa en Perl.Perl (Practical Extraction and Report Languaje) que significa lenguaje prctico de extraccin y de informes. Es un lenguaje de programacin de distribucin gratuita, creado por Larry Wall a finales de la dcada de los ochenta (1987).Es un lenguaje pensado originalmente para la manipulacin de texto, se considera un lenguaje intermedio entre los Shell script (programa usualmente simple, que por lo regular se almacena en un archivo de texto plano) y la programacin en C (Lenguaje de programacin dbilmente tipificado, de nivel medio).Los programas en Perl son una secuencia de instrucciones similares a un Shell script porque no hay un procedimiento principal como en el caso del Main en el lenguaje C, sin embargo se asemeja a dicho lenguaje en su sintaxis y en el nmero de funciones que permiten la manipulacin de cadenas de caracteres y archivos. Primero se debe descargar el ActivePerl, el cual nos permite ejecutar nuestros programas desarrollados en el lenguaje PERL en el sistema Windows.Es un intrprete del lenguajePerl, que trabaja para Windows, utilizando las funciones propias del lenguaje.

Luego se debe contar con un editor de texto en este caso el Notepad++, el cual es decdigo fuentelibrecon soporte para varioslenguajes de programacin.

En la unidad C:, la cual es la ubicacin de la carpeta Perl creada luego de la instalacin del interprete, se crea una carpeta llamada primeros scripts, que es donde se va a proceder a guardar los scripts.pl gestionados en el editor de texto Notepad++.

Para este caso particular se corre el programa de dos maneras:

a) Simplemente se abre desde la carpeta primeros scripts, dando clic al archivo deseado. b) Se ejecuta desde el cmd de windows.

El desarrollo del script se realiza en el Notepad++ como se aprecia en la siguiente imagen y se guarda con su respectiva extensin .pl

Ejemplos de programas.Este es el cdigo en notepad de un programa que me crea una carpeta y almacena informacin en este caso continuamos con el tema de comisiones

Esta imagen muestra el proceso de ejecucin del programa desde la cmd de Windows, se puede notar la creacin del archivo clientes dentro de la carpeta primeros scripts

Aqu vemos el cdigo de un programa muy bsico que permite realizar operaciones de suma, resta, divisin y multiplicacin

Esta imagen es la ejecucin desde la cmd de la calculadora bsica.

Referencias.Perl en espaol (2013). Recuperado el 29 de noviembre de 2015, de: http://perlenespanol.com/tutoriales/aprendiendo_perl/perl_basico_parte_1.html

Sintaxis bsica de Perl (2007). Recuperado el 29 de noviembre de 2015, de: http://www.ccg.unam.mx/~contrera/bioinfoPerl/node8.html

Manual de PERL (2009). Recuperado el 30 de noviembre de 2015, de: http://www6.uniovi.es/perl/tutor/

6. Windows 10.

Introduccin. Se analizarn las novedades y caractersticas del nuevo sistema operativo de Microsoft cuya versin anterior fue muy criticada por usuarios debido al cambio que la compaa quiso realizar al cambiar radicalmente su imagen, tratando de enfocar el sistema hacia la era de las pantallas tctiles, cambios entre otros que no fueron muy bien recibidos por los clientes.

Caractersticas.Nuevo men inicio. A primera vista se detecta el renovado men Inicio, ofrece una sencilla visualizacin de las aplicaciones ms utilizadas o los ltimos documentos vistos. El men tambin ofrecer sugerencias, las apps aadidas de manera reciente y la posibilidad de anclarlas para tenerlas a mano. Cuenta tambin con un buscador, la lista completa de apps instaladas y los Mosaicos Vivos, estos son ventanas actualizndose de manera constante con nuevos mails, el clima o cualquier actividad de la aplicacin.

Nuevo Navegador. Ante el ya conocido fracaso de Microsoft con el navegador internet Explorer llega el nuevo navegador Microsoft Edge, se integra de manera completa con la interfaz ms plana y atractiva del sistema operativo, segn sus desarrolladores ofrece una mejor experiencia web. Principales novedades. Con Edge se pueden realizar bsquedas e interactuar por medio de la voz, la interaccin con las pginas ser ms directa. Se podr escribir sobre ellas o realizar recortes, lo que es un plus a las capacidades tctiles de los dispositivos hbridos y un refuerzo para el uso de lpices pticos bajo Windows 10. La lectura se mejorar con la posibilidad de tener una lista de lecturas pendientes, versiones ligeras de solo texto y hasta lectura fuera de lnea.Multitareas de Windows 10. Permite anclar en la misma pantalla hasta cuatro aplicaciones a la vez y crear escritorios virtuales cuando se necesite ms espacio.Nueva tienda de Windows. Las diversas tiendas de aplicaciones pasarn a estar disponibles solo en una, llamada desde ahora Tienda Windows. El cambio tiene una explicacin: las apps sern universales, es decir, funcionarn en cualquier equipo compatible.Biometra. El reconocimiento biomtrico, incluso facial en 3D si los equipos incluyen cmara, es otra funcionalidad del nuevo sistema, con Windows Hello, que reconoce al dueo del dispositivo y le permite demostrar su identidad tambin sin claves.Hablar con la PC. Windows 10 agrega Cortana, el cual es un asistente digital que aprende las preferencias del usuario para ofrecer recomendaciones relevantes, acceso rpido a la informacin y recordatorios importantes por voz o teclado. Windows Hello. Es una forma ms personal de iniciar sesin en dispositivos Windows 10 con solo una mirada o un toque. Ofrece seguridad con calidad empresarial sin necesidad de escribir una contrasea.Requerimientos mnimos de sistema. Procesador: Procesador de 1 gigahercio (GHz) o superiorRAM: 1 gigabyte (GB) para 32bits o 2GB para 64bitsEspacio en el disco duro: 16GB para SO de 32bits; 20GB para SO de 64bitsTarjeta grfica: DirectX 9 o posterior con controlador WDDM 1.0Resolucin de Pantalla: 800600

Costos de licencias.La actualizacin para versiones anteriores de Windows es gratis durante el primer ao, sin embargo existen situaciones como por ejemplo en el caso de armar una computadora por piezas para esos casos existe la posibilidad de comprar ya sea en tienda fsica o por medio de su pgina web, en ambos casos el precio para la versin Home de Windows 10 ser de 119 dlares (con la posibilidad de actualizar a Pro por 99 dlares).; en caso de requerir programas y funcionalidades de la versin Pro el costo sera de 199 dlares.

Acople con la nube.Se dice que Windows 10ser el ltimo sistema operativo de Microsoft. Quea partir de ahora dejar de ser un software, para convertirse en un servicio online que se actualizar y expandir de forma indefinida, a travs de Internet. Windows 10 se va a convertir en un servicio integrador que te permitir usar todos tus datos (fotos, vdeos, documentos, proyectos, programas) en cualquier dispositivo, sincronizando de uno a otro de forma automtica.Microsoft Azure. Es un programa de cloud computing de gran xito lanzado por Microsoft, parte del xito ha sido el enfoque casi obsesivo de que todo estuviera en la nube: servicios para desarrolladores, productos para usuarios y, sorprendentemente, su propia arquitectura interna. Muy importante el gran potencial an sin explotar el cual fue parte de su xito, la computacin en la nube mvilMicrosoft ha apostado fuertemente en los servicios en la nube de Azure, incluida su infraestructura interna. Por este motivo, los esfuerzos de Microsoft le han llevado a desplegar todo tipo de posibilidad, tanto IaaS, PaaS o SaaS. Lo que lo convierte en un potente competidor en el mercado de los servicios en la nube en el ms amplio sentido a potenciales desarrolladores de backend (Responsable por la programacin del sitio en todos sus componentes dinmicas) hasta usuario que utilizan sus aplicaciones de forma totalmente online.

Conclusin. Microsoft ha evolucionado mucho conforme el mercado y los usuarios han requerido, esto solo ejemplifica el camino que debe seguir toda empresa tecnolgica, de siempre innovar y crear en un mercado altamente competitivo con el objetivo de no quedarse atrs, en resumen el nuevo sistema operativo hasta el momento causa buenas impresiones dando una gran aceptacin por parte de los clientes. Lo mismo con el esfuerzo hecho en el rea de cloud computing tema en el que se ha alcanzado gran xito por parte de Microsoft.

Referencias.Es el Windows que conoces, pero mejor (2015). Recuperado el 01 de diciembre de 2015, de: https://www.microsoft.com/es-es/windows/featuresMicrosoft Azure (2015). Recuperado el 01 de diciembre de 2015, de: https://azure.microsoft.com/es-es/overview/what-is-azure/