Aplicaciones Distribuidas: Diseño e Implementación en Sistemas Modernos

1. Conceptos Básicos de Aplicaciones Distribuidas

• Definición de aplicaciones distribuidas: explicación de qué son, características principales y diferencias con aplicaciones centralizadas.
• Elementos fundamentales: nodos, comunicación, procesos, concurrencia, sincronización y transparencia.
• Terminología clave: cliente-servidor, middleware, protocolos de comunicación.

2. Evolución de las Aplicaciones Distribuidas

• Historia y contexto: desde sistemas centralizados a sistemas distribuidos.
• Hitos tecnológicos: desarrollo de redes, middleware, y paradigmas como SOA y microservicios.
• Revisión de literatura académica: análisis de artículos y casos de estudio relevantes que muestran la evolución y tendencias actuales.

3. Componentes Clave y Arquitecturas de Aplicaciones Distribuidas

• Componentes principales: clientes, servidores, bases de datos distribuidas, middleware y redes.
• Arquitecturas comunes:
  • Arquitectura cliente-servidor
  • Arquitectura de múltiples niveles (multitier)
  • Arquitectura orientada a servicios (SOA)
  • Arquitectura basada en microservicios
• Ejemplos prácticos: análisis de casos reales para ilustrar cada arquitectura.

4. Importancia y Comparación entre Sistemas Centralizados y Distribuidos

• Definición y características de sistemas centralizados.
• Ventajas y limitaciones de sistemas centralizados frente a sistemas distribuidos.
• Impacto de las aplicaciones distribuidas en la ingeniería de sistemas: escalabilidad, disponibilidad, tolerancia a fallos.
• Comparación detallada mediante ejemplos prácticos y estudios de caso.

5. Ventajas y Desafíos en el Diseño de Aplicaciones Distribuidas

• Ventajas principales: escalabilidad, flexibilidad, resiliencia, mantenimiento y despliegue.
• Desafíos y problemas comunes: sincronización, consistencia, seguridad, latencia y complejidad.
• Estudio de casos actuales en la industria: análisis de soluciones y estrategias para superar los retos.
• Buenas prácticas y recomendaciones de diseño.

Actividad 1: Revisión Crítica de Literatura y Casos de Estudio

Objetivo: Definir los conceptos básicos y la evolución de las aplicaciones distribuidas mediante revisión bibliográfica y análisis de casos.

Descripción:

• Se asignará a los estudiantes una selección de artículos académicos y casos de estudio relacionados con aplicaciones distribuidas.
• Cada estudiante deberá leer y resumir los puntos clave: definición, evolución histórica y tecnologías involucradas.
• En clase, se realizará una discusión grupal para compartir y contrastar los hallazgos.

Organización: Individual y grupal (discusión)

Producto esperado: Resumen escrito y participación en discusión.

Duración estimada: 2 horas (1 hora lectura previa, 1 hora discusión)

Actividad 2: Análisis de Arquitecturas en Ejemplos Prácticos

Objetivo: Identificar y explicar componentes y arquitecturas de aplicaciones distribuidas a partir de casos prácticos.

Descripción:

• Se proporcionarán descripciones de sistemas distribuidos reales (por ejemplo, un sistema bancario, una plataforma de comercio electrónico, una aplicación de mensajería).
• En grupos, los estudiantes deberán identificar los componentes clave y la arquitectura utilizada, justificando sus respuestas.
• Presentarán sus conclusiones y debatirán con el resto del grupo.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes

Producto esperado: Informe grupal y presentación breve.

Duración estimada: 2 horas

Actividad 3: Comparación y Debate sobre Sistemas Centralizados vs Distribuidos

Objetivo: Analizar la importancia de las aplicaciones distribuidas comparando sistemas centralizados y distribuidos.

Descripción:

• Se dividirá a la clase en dos equipos, uno defensor de sistemas centralizados y otro de sistemas distribuidos.
• Cada equipo investigará ventajas y desventajas de su enfoque.
• Se realizará un debate estructurado donde cada equipo exponga argumentos y responda preguntas.

Organización: Grupos (equipos)

Producto esperado: Argumentos escritos y participación en debate.

Duración estimada: 1.5 horas

Actividad 4: Estudio de Casos Industriales: Ventajas y Desafíos

Objetivo: Describir ventajas y desafíos del diseño de aplicaciones distribuidas usando ejemplos actuales de la industria.

Descripción:

• Se entregarán a los estudiantes varios casos recientes (por ejemplo, sistemas en la nube, plataformas de streaming, aplicaciones IoT).
• En parejas, analizarán las ventajas y desafíos que enfrentan estos sistemas distribuidos.
• Deberán proponer posibles soluciones o mejores prácticas para superar los desafíos identificados.
• Se compartirá un resumen en clase para discutir las conclusiones.

Organización: Parejas

Producto esperado: Documento resumen y exposición breve.

Duración estimada: 2 horas

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre aplicaciones distribuidas, sistemas centralizados y distribuidos.

Cómo se evalúa: Cuestionario breve con preguntas de opción múltiple y definición de conceptos clave.

Instrumento sugerido: Test en línea o en papel al inicio de la unidad.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en la comprensión de conceptos, análisis crítico y aplicación práctica durante las actividades.

Cómo se evalúa: Revisión de resúmenes, informes de actividades, participación en debates y discusiones.

Instrumento sugerido: Rúbricas para evaluación de informes y observación participante durante actividades grupales.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Competencia integral para definir conceptos, identificar componentes, comparar sistemas y analizar ventajas y desafíos.

Cómo se evalúa: Examen escrito que incluya preguntas conceptuales, análisis de casos y desarrollo de respuestas argumentativas.

Instrumento sugerido: Examen parcial o final con preguntas de desarrollo, análisis y aplicación práctica.

La unidad "Introducción a las Aplicaciones Distribuidas" está diseñada para cubrirse en aproximadamente 10 horas de clase distribuidas en 2 semanas (5 horas por semana). La distribución sugerida es:

• Semana 1:
  • 3 horas para explicación teórica de conceptos básicos y evolución.
  • 2 horas para actividad 1 (revisión de literatura y discusión).
• Semana 2:
  • 2 horas para explicación y análisis de arquitecturas.
  • 2 horas para actividades 2 y 3 (análisis de ejemplos y debate).
  • 1 hora para actividad 4 (estudio de casos industriales y discusión final).

1. Introducción a las Arquitecturas de Sistemas Distribuidos

• Definición y características principales de sistemas distribuidos.
• Importancia de la arquitectura en sistemas distribuidos.
• Aspectos clave: escalabilidad, mantenimiento, tolerancia a fallos.

2. Modelo Cliente-Servidor

• Concepto y estructura básica del modelo cliente-servidor.
• Componentes: clientes, servidores, y protocolos de comunicación.
• Tipos de servidores: servidores de archivos, de aplicaciones, y de bases de datos.
• Características principales: comunicación síncrona, centralización de recursos.
• Ventajas y desventajas.
• Ejemplos y casos de uso típicos.

3. Modelo Peer-to-Peer (P2P)

• Definición y estructura del modelo P2P.
• Componentes y roles equivalentes entre nodos.
• Topologías comunes: centralizado, descentralizado y híbrido.
• Características: distribución de recursos, escalabilidad, robustez.
• Ventajas y desventajas.
• Ejemplos y aplicaciones prácticas.

4. Arquitectura en N-Capas

• Concepto y justificación del modelo n-capas.
• Descripción de capas típicas: presentación, lógica de negocio, acceso a datos.
• Separación de responsabilidades y modularidad.
• Características y beneficios para el mantenimiento y escalabilidad.
• Ventajas y desventajas.
• Ejemplos de implementación y casos de uso.

5. Arquitectura basada en Microservicios

• Concepto y evolución hacia microservicios.
• Componentes: servicios independientes, APIs, mecanismos de comunicación (REST, mensajería).
• Características: autonomía, escalabilidad, despliegue independiente.
• Ventajas y desventajas frente a arquitecturas monolíticas.
• Patrones comunes y ejemplos de uso en la industria.

6. Comparación y Contraste de Modelos Arquitectónicos

• Análisis comparativo de cliente-servidor, P2P, n-capas y microservicios.
• Criterios de comparación: escalabilidad, mantenimiento, tolerancia a fallos, complejidad, seguridad.
• Relación con requisitos funcionales y no funcionales.
• Selección del modelo adecuado según casos de uso específicos.

7. Diseño de Esquemas Arquitectónicos para Aplicaciones Distribuidas

• Metodología para diseñar arquitecturas distribuidas.
• Análisis de requisitos funcionales y no funcionales.
• Justificación de la selección del modelo o combinación de modelos.
• Representación gráfica de esquemas arquitectónicos.
• Consideraciones para el despliegue y operación.

8. Impacto de las Arquitecturas Distribuidas en Escalabilidad, Mantenimiento y Tolerancia a Fallos

• Definición y medición de escalabilidad, mantenimiento y tolerancia a fallos.
• Análisis del impacto de cada modelo arquitectónico en estos aspectos.
• Estudio de casos prácticos y ejemplos reales.
• Estrategias para mejorar estos aspectos en arquitecturas distribuidas.

Actividad 1: Análisis y Descripción de Modelos Arquitectónicos

Objetivo: Identificar y describir los modelos arquitectónicos cliente-servidor, peer-to-peer, n-capas y microservicios.

Descripción:

• Los estudiantes recibirán una breve descripción de un sistema distribuido específico.
• En parejas, identificarán qué modelo arquitectónico se aplica y describirán sus componentes y características principales.
• Prepararán una presentación corta para explicar su análisis al grupo.

Organización: Parejas

Producto esperado: Presentación y resumen escrito de la descripción del modelo aplicado.

Duración estimada: 1 hora

Actividad 2: Tabla Comparativa de Modelos Arquitectónicos

Objetivo: Comparar y contrastar ventajas y desventajas de cada modelo arquitectónico en función de casos de uso.

Descripción:

• En grupos pequeños, los estudiantes elaborarán una tabla comparativa que incluya criterios como escalabilidad, mantenimiento, tolerancia a fallos, complejidad y seguridad.
• Discutirán casos de uso específicos para cada modelo y justificarán las ventajas y desventajas en esos contextos.
• Compartirán la tabla y conclusiones con el resto de la clase.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes

Producto esperado: Tabla comparativa y exposición grupal.

Duración estimada: 1.5 horas

Actividad 3: Diseño de Esquema Arquitectónico para una Aplicación Distribuida

Objetivo: Diseñar un esquema arquitectónico aplicando uno o más modelos y justificar la elección.

Descripción:

• Se presentará un caso de estudio con requisitos funcionales y no funcionales para una aplicación distribuida.
• Individualmente, los estudiantes diseñarán un esquema arquitectónico, seleccionando el modelo o combinación de modelos adecuados.
• Deberán justificar su diseño en base a los requisitos dados y representar gráficamente la arquitectura.
• Se realizará una sesión de retroalimentación en clase donde se discutirán algunos diseños seleccionados.

Organización: Individual

Producto esperado: Documento con diseño arquitectónico, justificación y diagrama.

Duración estimada: 2 horas

Actividad 4: Análisis de Impacto de Arquitecturas en Escalabilidad, Mantenimiento y Tolerancia a Fallos

Objetivo: Analizar el impacto de las arquitecturas distribuidas en aspectos clave mediante ejemplos prácticos.

Descripción:

• En grupos, los estudiantes investigarán y presentarán un caso real donde se evidencie el impacto de una arquitectura distribuida en escalabilidad, mantenimiento o tolerancia a fallos.
• Prepararán un informe que detalle cómo el modelo arquitectónico contribuyó o dificultó dichos aspectos.
• Presentarán sus hallazgos en una sesión de discusión en clase.

Organización: Grupos de 3 estudiantes

Producto esperado: Informe escrito y presentación oral.

Duración estimada: 2 horas

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre sistemas distribuidos y arquitecturas básicas.

Cómo se evalúa: Cuestionario breve de opción múltiple y preguntas abiertas.

Instrumento sugerido: Test en línea o en papel con 10 preguntas.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en la comprensión y aplicación de modelos arquitectónicos durante las actividades.

Cómo se evalúa: Revisión y retroalimentación continua de actividades prácticas (análisis, tablas comparativas, diseños).

Instrumento sugerido: Rúbricas para presentación, análisis escritos y diagramas arquitectónicos.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Capacidad para identificar, comparar, diseñar y analizar arquitecturas distribuidas según los objetivos de la unidad.

Cómo se evalúa: Examen escrito con preguntas teóricas y prácticas, además de un proyecto final de diseño arquitectónico con justificación.

Instrumento sugerido: Examen parcial y entrega de proyecto con rúbrica detallada.

La unidad "Arquitecturas de Sistemas Distribuidos" está diseñada para impartirse en aproximadamente 8 horas de clase distribuidas en 2 semanas. Se recomienda dedicar:

• 2 horas para la introducción y explicación teórica de los modelos arquitectónicos.
• 3 horas para actividades prácticas en clase (análisis, comparación, diseño).
• 2 horas para presentaciones, discusión y análisis de casos.
• 1 hora para evaluación diagnóstica, formativa y sumativa.

Esta distribución permite un equilibrio entre teoría, práctica y evaluación, facilitando el logro de los objetivos de la unidad.

1. Protocolos de Comunicación en Sistemas Distribuidos

• Conceptos Fundamentales de Protocolos: definición, funciones y necesidad en sistemas distribuidos.
• Principios de Comunicación: modelos de comunicación, formato de mensajes, sincronización y orden de mensajes.
• Protocolos Comunes: TCP/IP, UDP, HTTP, MQTT, AMQP y sus características.
• Ventajas y Limitaciones: análisis de confiabilidad, eficiencia, escalabilidad y costos de implementación.
• Casos de Uso: selección adecuada del protocolo según requerimientos del sistema distribuido.

2. Middleware en Sistemas Distribuidos

• Definición y Rol del Middleware: concepto, objetivos y beneficios en aplicaciones distribuidas.
• Tipos de Middleware: orientado a mensajes, orientado a objetos, orientado a servicios (SOA), y middleware orientado a eventos.
• Componentes y Arquitectura: brokers, adaptadores, servicios de naming, manejo de transacciones y seguridad.
• Comparación de Middleware: análisis de desempeño, escalabilidad, complejidad y casos de uso.
• Ejemplos Prácticos: CORBA, RMI, Message Queues, y Enterprise Service Bus (ESB).

3. Llamadas a Procedimientos Remotos (RPC) y Comunicación Síncrona

• Conceptos de RPC: definición, arquitectura y funcionamiento básico.
• Diseño de RPC: definición de interfaz, serialización, binding y mecanismos de transporte.
• Implementación de RPC: desarrollo de llamadas síncronas entre procesos distribuidos usando frameworks o librerías.
• Evaluación de Eficacia: análisis de latencia, confiabilidad, y escalabilidad en diferentes escenarios.
• Limitaciones y Alternativas: problemas comunes, manejo de errores y comparación con otros mecanismos.

4. Mecanismos de Mensajería Asíncrona: Colas y Brokers

• Principios de Comunicación Asíncrona: desacoplamiento temporal y espacial, ventajas y desafíos.
• Colas de Mensajes: funcionamiento, características y modelos (FIFO, prioridades).
• Brokers de Mensajes: definición, arquitectura, ejemplos (RabbitMQ, Kafka, ActiveMQ).
• Implementación Práctica: configuración, envío y recepción de mensajes.
• Ventajas de la Mensajería Asíncrona: tolerancia a fallos, escalabilidad y flexibilidad en sistemas distribuidos.

5. Selección y Evaluación de Mecanismos de Comunicación

• Criterios de Selección: latencia, rendimiento, confiabilidad, escalabilidad, complejidad y costos.
• Análisis Comparativo: comunicación síncrona vs asíncrona en distintos tipos de aplicaciones distribuidas.
• Casos Prácticos: evaluación de mecanismos para resolver problemas específicos (ej. sistemas bancarios, IoT, microservicios).
• Buenas Prácticas: integración, monitoreo y optimización de mecanismos de comunicación.
• Herramientas y Técnicas de Evaluación: métricas, pruebas de rendimiento y simulaciones.

Actividad 1: Análisis Comparativo de Protocolos de Comunicación

Objetivo: Explicar los principios y características de los protocolos de comunicación en sistemas distribuidos, identificando sus ventajas y limitaciones.

Descripción:

• Formar grupos de 3-4 estudiantes.
• Asignar a cada grupo uno o dos protocolos (TCP/IP, UDP, MQTT, AMQP, HTTP).
• Investigar y elaborar una tabla comparativa que incluya características, ventajas, limitaciones y casos de uso.
• Presentar los resultados al resto de la clase en una exposición de 10 minutos.
• Discutir en plenaria las diferencias y similitudes entre los protocolos estudiados.

Organización: grupos

Producto esperado: tabla comparativa y presentación grupal.

Duración estimada: 2 horas (1.5 horas para investigación y preparación, 0.5 horas para presentaciones).

Actividad 2: Diseño y Desarrollo de una Aplicación con RPC

Objetivo: Diseñar y desarrollar llamadas a procedimientos remotos (RPC) que implementen comunicación síncrona entre procesos distribuidos, evaluando su eficacia.

Descripción:

• Individualmente o en parejas, diseñar una aplicación sencilla distribuida que utilice RPC para invocar servicios remotos.
• Definir la interfaz RPC usando una herramienta o lenguaje elegido (por ejemplo, gRPC o Java RMI).
• Implementar el cliente y servidor RPC, y probar la comunicación.
• Medir y documentar tiempos de respuesta y posibles fallos.
• Entregar el código fuente junto con un informe que evalúe la eficacia y limitaciones del enfoque.

Organización: individual o parejas

Producto esperado: código funcional y reporte técnico.

Duración estimada: 4 horas.

Actividad 3: Implementación de Mensajería Asíncrona con Brokers

Objetivo: Implementar mecanismos de mensajería asíncrona utilizando colas y brokers, demostrando comprensión de la comunicación desacoplada.

Descripción:

• En grupos de 3 estudiantes, configurar un broker de mensajes (por ejemplo, RabbitMQ o Apache Kafka) en un entorno local o en la nube.
• Desarrollar un productor y un consumidor de mensajes para enviar y recibir información asíncrona.
• Implementar al menos un escenario de prueba donde los mensajes se almacenen en cola y se procesen sincrónicamente.
• Documentar el proceso, describiendo ventajas observadas y posibles limitaciones.

Organización: grupos

Producto esperado: aplicación funcional, configuración del broker y documentación.

Duración estimada: 5 horas.

Actividad 4: Caso Práctico de Selección de Mecanismos de Comunicación

Objetivo: Evaluar y seleccionar mecanismos de comunicación síncrona y asíncrona adecuados para resolver problemas específicos en aplicaciones distribuidas.

Descripción:

• Presentar varios escenarios de sistemas distribuidos (ejemplo: sistema bancario, plataforma IoT, sistema de microservicios).
• Individualmente, analizar cada escenario y seleccionar el mecanismo de comunicación más adecuado justificando la elección.
• Elaborar un informe que contenga la comparación y justificación basada en criterios técnicos y prácticos.
• Discusión en clase para contrastar diferentes soluciones y conclusiones.

Organización: individual

Producto esperado: informe de análisis y justificación.

Duración estimada: 2 horas.

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: conocimientos previos sobre protocolos, middleware y mecanismos de comunicación en sistemas distribuidos.

Cómo se evalúa: cuestionario escrito o en línea con preguntas de opción múltiple y cortas.

Instrumento sugerido: Test diagnóstico inicial al inicio de la unidad (20 preguntas).

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: progresos en comprensión y aplicación de conceptos a través de actividades prácticas.

Cómo se evalúa: revisión y retroalimentación de las actividades (tablas comparativas, desarrollos de RPC, implementaciones de mensajería, análisis de casos).

Instrumento sugerido: rúbricas para evaluar calidad técnica, claridad y profundidad en los productos de actividades.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: dominio integral de los objetivos: explicación de protocolos, análisis de middleware, desarrollo de RPC, implementación de mensajería y selección crítica de mecanismos.

Cómo se evalúa: examen escrito que incluya preguntas conceptuales y ejercicios prácticos, además de un proyecto final integrador.

Instrumento sugerido: examen final (preguntas abiertas y casos prácticos) y entrega de proyecto integrador con presentación oral.

La unidad "Comunicación en Sistemas Distribuidos" está diseñada para desarrollarse en un total de 3 semanas, con una dedicación aproximada de 6 horas semanales, sumando 18 horas en total. Se distribuye de la siguiente manera:

• Semana 1 (6 horas): Introducción y estudio de protocolos de comunicación y middleware. Incluye la actividad de análisis comparativo de protocolos.
• Semana 2 (6 horas): Diseño e implementación de RPC y comunicación síncrona. Desarrollo y evaluación de la aplicación RPC.
• Semana 3 (6 horas): Mensajería asíncrona y evaluación de mecanismos de comunicación. Implementación práctica con brokers y análisis de casos para selección de mecanismos.

Se recomienda distribuir las horas entre clases magistrales, sesiones prácticas en laboratorio, trabajo colaborativo y asesorías.

1. Introducción a la sincronización y coordinación en sistemas distribuidos

• Conceptos básicos de sistemas distribuidos y la necesidad de sincronización.
• Desafíos específicos: ausencia de memoria compartida, latencia, fallos y concurrencia.
• Importancia de la coordinación para mantener la consistencia y evitar condiciones de carrera.

2. Mecanismos fundamentales de sincronización de procesos

• Definición y objetivos de la sincronización en sistemas distribuidos.
• Sincronización basada en bloqueo y señales: semáforos, monitores y variables condicionales.
• Limitaciones y problemas comunes: inanición, bloqueo mutuo (deadlock), bloqueo vivaz (livelock).
• Sincronización basada en mensajes: protocolos de sincronización y coordinación.

3. Algoritmos de exclusión mutua en entornos distribuidos

• Concepto y necesidad de exclusión mutua para acceso a recursos compartidos.
• Algoritmo de exclusión mutua centralizado:
  • Funcionamiento y análisis de eficiencia.
  • Ventajas y desventajas.
• Algoritmo de exclusión mutua distribuido:
  • Algoritmo de Ricart-Agrawala.
  • Algoritmo de token ring.
  • Comparación de eficiencia, escalabilidad y tolerancia a fallos.
• Manejo de fallos y recuperación en exclusión mutua distribuida.

4. Relojes lógicos para ordenamiento de eventos

• Problema del ordenamiento de eventos en sistemas distribuidos.
• Relojes de Lamport:
  • Concepto y reglas para actualización del reloj.
  • Relación de causalidad y la relación "happened-before".
  • Limitaciones para el orden total.
• Relojes vectoriales:
  • Definición y mantenimiento del vector de relojes.
  • Detección de concurrencia y causalidad con vectores.
  • Comparación con relojes de Lamport.
• Aplicaciones prácticas de relojes lógicos en sistemas distribuidos.

5. Algoritmos de consenso en sistemas distribuidos

• Concepto y importancia del consenso para coordinación y confiabilidad.
• Modelos de fallos: fallos bizantinos, fallos de crash y fallos arbitrarios.
• Algoritmos clásicos de consenso:
  • Algoritmo de consenso de Paxos:
    • Roles: Proponente, Aceptante y Aprendiz.
    • Fases del algoritmo y garantías.
    • Limitaciones y complejidad.
  • Algoritmo Raft:
    • Roles y funcionamiento.
    • Ventajas en comprensión y uso práctico.
• Evaluación y selección de algoritmos de consenso según contexto y requisitos del sistema.

6. Casos prácticos y aplicaciones reales

• Ejemplos de sistemas distribuidos que utilizan sincronización y consenso (bases de datos distribuidas, sistemas de archivos, blockchain).
• Análisis de escenarios y toma de decisiones en diseño e implementación.

Actividad 1: Análisis comparativo de algoritmos de exclusión mutua

Objetivo: Implementar y evaluar algoritmos de exclusión mutua para acceso exclusivo a recursos compartidos, analizando eficiencia y escalabilidad.

Descripción paso a paso:

• Dividir a los estudiantes en grupos pequeños (3-4 integrantes).
• Asignar a cada grupo un algoritmo de exclusión mutua (centralizado, Ricart-Agrawala, token ring).
• Implementar el algoritmo en un entorno simulado o usando un lenguaje de programación adecuado (por ejemplo, Java, Python).
• Diseñar pruebas para medir la latencia, el número de mensajes y la escalabilidad con diferentes números de procesos.
• Presentar un informe comparativo que incluya resultados, análisis y conclusiones.

Organización: Grupos

Producto esperado: Código fuente funcional, resultados de pruebas, informe escrito y presentación breve.

Duración estimada: 2 semanas

Actividad 2: Implementación y simulación de relojes lógicos

Objetivo: Analizar y aplicar relojes lógicos para ordenar eventos, utilizando relojes de Lamport y vectoriales.

Descripción paso a paso:

• Individualmente, desarrollar un programa que simule un sistema distribuido con múltiples procesos.
• Implementar relojes de Lamport para asignar marcas temporales a eventos.
• Extender la implementación para incorporar relojes vectoriales.
• Demostrar, con ejemplos, la diferencia en el ordenamiento de eventos y la detección de concurrencia.
• Reflexionar sobre las ventajas y limitaciones de cada tipo de reloj.

Organización: Individual

Producto esperado: Código fuente comentado, archivo con ejemplos de ejecución y análisis escrito.

Duración estimada: 1 semana

Actividad 3: Diseño y simulación de un algoritmo de consenso

Objetivo: Diseñar y evaluar un algoritmo de consenso que asegure coordinación entre procesos en presencia de fallos.

Descripción paso a paso:

• En grupos, seleccionar un algoritmo de consenso (Paxos o Raft).
• Estudiar su funcionamiento detallado y diseñar una simulación que muestre la coordinación entre procesos y manejo de fallos (simulación de crash o mensajes perdidos).
• Implementar la simulación en una plataforma o lenguaje de programación adecuado.
• Analizar el comportamiento, tiempo de consenso y resiliencia en diferentes escenarios.
• Presentar un informe técnico con resultados y recomendaciones sobre la elección del algoritmo según el contexto.

Organización: Grupos

Producto esperado: Simulación funcional, informe técnico y presentación oral.

Duración estimada: 2 semanas

Actividad 4: Estudio de caso y debate sobre sincronización y coordinación

Objetivo: Explicar mecanismos fundamentales de sincronización y su aplicación en sistemas reales, identificando limitaciones y soluciones.

Descripción paso a paso:

• Individualmente, investigar un sistema distribuido real (por ejemplo, sistema de archivos distribuido, blockchain, base de datos distribuida) y cómo se implementa la sincronización y coordinación.
• Preparar un resumen que describa los mecanismos usados, sus ventajas y limitaciones.
• En clase, formar grupos para discutir los distintos casos y sus desafíos.
• Realizar un debate estructurado sobre las mejores prácticas y posibles mejoras.

Organización: Individual y grupos

Producto esperado: Resumen escrito y participación activa en el debate.

Duración estimada: 3 sesiones de clase (3 horas)

Evaluación diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre conceptos básicos de sincronización, exclusión mutua, relojes lógicos y consenso en sistemas distribuidos.

Cómo se evalúa: Cuestionario de opción múltiple y preguntas cortas.

Instrumento sugerido: Prueba diagnóstica en línea o impresa al inicio de la unidad.

Evaluación formativa

Qué se evalúa: Progreso en la comprensión y aplicación de algoritmos de exclusión mutua, relojes lógicos y consenso a través de actividades prácticas y discusiones.

• Revisión de códigos y simulaciones entregadas.
• Retroalimentación continua durante talleres y debates.
• Autoevaluación y coevaluación en actividades grupales.

Instrumento sugerido: Rúbricas para proyectos y participación en clase, informes parciales y feedback escrito.

Evaluación sumativa

Qué se evalúa: Capacidad integral para explicar, implementar y evaluar mecanismos de sincronización, exclusión mutua, relojes lógicos y algoritmos de consenso.

• Examen escrito que combine preguntas teóricas y problemas prácticos.
• Entrega final de proyectos de implementación y simulación con informe técnico.
• Presentación oral grupal defendiendo la elección y análisis de algoritmos.

Instrumento sugerido: Examen formal, rúbricas de proyecto y presentación.

La unidad "Sincronización y Coordinación" se sugiere impartir en un periodo de 5 semanas, con una dedicación aproximada de 4 horas por semana distribuidas en sesiones teóricas y prácticas. La distribución podría ser:

• Semana 1: Introducción y mecanismos fundamentales de sincronización (4 horas).
• Semana 2: Algoritmos de exclusión mutua y actividad práctica 1 (4 horas).
• Semana 3: Relojes lógicos y actividad práctica 2 (4 horas).
• Semana 4: Algoritmos de consenso y actividad práctica 3 (4 horas).
• Semana 5: Estudio de caso, debate, repaso y evaluación sumativa (4 horas).

Esta distribución permite integrar teoría, práctica y análisis crítico, asegurando el logro de los objetivos de la unidad.

1. Introducción a la Tolerancia a Fallos en Sistemas Distribuidos

• Definición y relevancia de la tolerancia a fallos en aplicaciones distribuidas.
• Conceptos clave: fallo, error, y falla.
• Impacto de los fallos en la disponibilidad y confiabilidad del sistema.
• Modelos de fallos en sistemas distribuidos (crash, omission, timing, Byzantine).

2. Redundancia y Replicación

• Definición y diferencias entre redundancia y replicación.
• Tipos de redundancia: hardware, software, información.
• Replicación de datos y servicios: motivos y objetivos.
• Modelos de replicación:
  • Replicación activa (primario-esclavo, primario-primario).
  • Replicación pasiva.
• Consistencia en sistemas replicados: modelos y desafíos (consistencia fuerte, eventual, causal).
• Rol de la redundancia y replicación en la tolerancia a fallos.

3. Mecanismos de Detección de Fallos

• Importancia de la detección temprana de fallos para la disponibilidad.
• Mecanismos básicos de detección:
  • Timeouts y heartbeats.
  • Chequeos de latido y monitoreo activo.
  • Protocolos de consenso para detección.
• Limitaciones y problemas en la detección de fallos (falsos positivos y negativos).

4. Mecanismos de Recuperación de Fallos

• Estrategias de recuperación: reinicio, recuperación a partir de checkpoints, rollback y rollforward.
• Recuperación en sistemas replicados: failover y failback.
• Protocolos de recuperación coordinada y no coordinada.
• Recuperación en presencia de fallos bizantinos.

5. Diseño de Estrategias de Replicación y Recuperación para Alta Disponibilidad

• Principios para diseñar sistemas altamente disponibles.
• Selección de estrategias de replicación según requisitos del sistema (latencia, consistencia, carga).
• Diseño de planes de recuperación y failover automáticos.
• Balance entre costos y beneficios de replicación y recuperación.
• Estudio de casos prácticos y arquitecturas reales (por ejemplo, bases de datos distribuidas, servicios web).

6. Evaluación y Selección de Protocolos y Técnicas de Tolerancia a Fallos

• Criterios para evaluar protocolos de tolerancia a fallos (rendimiento, escalabilidad, complejidad, robustez).
• Análisis comparativo de protocolos comunes (Paxos, Raft, Zab, etc.).
• Justificación de selección de técnicas según escenarios y requisitos específicos.
• Consideraciones prácticas en la implementación y operación.

Actividad 1: Análisis de Casos de Fallos y Replicación en Sistemas Reales

Objetivo: Explicar los conceptos de redundancia y replicación en sistemas distribuidos y su papel en la tolerancia a fallos.

Descripción:

• Se presentan varios casos reales de fallos en sistemas distribuidos (por ejemplo, caídas de servicios en plataformas conocidas).
• Los estudiantes investigan y describen qué tipo de redundancia o replicación se utilizó o podría haberse utilizado para mitigar el fallo.
• Discusión grupal para identificar fortalezas y debilidades de las estrategias aplicadas.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Informe escrito y presentación breve con análisis de casos y sugerencias.

Duración estimada: 2 horas.

Actividad 2: Simulación de Detección y Recuperación de Fallos

Objetivo: Analizar mecanismos de detección y recuperación de fallos y evaluar su efectividad en la mejora de la disponibilidad.

Descripción:

• Se proporciona a los estudiantes un entorno simulado (puede ser un software o un conjunto de scripts) que modela un sistema distribuido con nodos y posibles fallos.
• Los estudiantes implementan y prueban diferentes mecanismos de detección (heartbeats, timeouts) y recuperación (failover, rollback) sobre el simulador.
• Se evalúa el comportamiento del sistema ante fallos inducidos y se registra el tiempo de recuperación y disponibilidad.

Organización: Parejas o grupos pequeños.

Producto esperado: Informe técnico con resultados, análisis comparativo y recomendaciones.

Duración estimada: 3 horas.

Actividad 3: Diseño de Estrategias de Replicación y Recuperación para un Caso Práctico

Objetivo: Diseñar estrategias de replicación y recuperación para garantizar alta disponibilidad aplicando principios teóricos a casos prácticos.

Descripción:

• Se presenta un escenario de aplicación distribuida (por ejemplo, un sistema de comercio electrónico con alta demanda).
• Los estudiantes elaboran un diseño detallado que incluya la estrategia de replicación, mecanismos de detección y recuperación, y justificación técnica.
• Se debe considerar aspectos como consistencia, latencia y costo.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Documento de diseño con diagramas, explicación y justificación.

Duración estimada: 3 horas.

Actividad 4: Debate y Evaluación de Protocolos de Tolerancia a Fallos

Objetivo: Evaluar protocolos y técnicas de tolerancia a fallos justificando la selección adecuada según requisitos del sistema.

Descripción:

• Se asignan diferentes protocolos de tolerancia a fallos (Paxos, Raft, Zab, etc.) a grupos de estudiantes.
• Cada grupo estudia su protocolo, identificando ventajas, limitaciones y escenarios de uso ideales.
• Organización de un debate donde cada grupo defiende su protocolo frente a un escenario dado.
• Discusión final con retroalimentación del docente sobre la selección y justificación.

Organización: Grupos pequeños y plenaria.

Producto esperado: Presentación oral y resumen escrito.

Duración estimada: 2 horas.

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre conceptos básicos de fallos, redundancia y replicación en sistemas distribuidos.

Cómo se evalúa: Cuestionario de opción múltiple y preguntas abiertas al inicio de la unidad.

Instrumento sugerido: Test en línea o impreso con 10 preguntas breves.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en la comprensión y aplicación de mecanismos de detección y recuperación de fallos, diseño de estrategias y análisis de protocolos.

Cómo se evalúa: Revisión continua de actividades prácticas, participación en debates, retroalimentación sobre informes y diseños.

Instrumento sugerido: Rúbricas para informes y presentaciones, listas de cotejo para participación y desempeño en simulaciones.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Dominio integral de los objetivos de la unidad: explicación, análisis, diseño y evaluación de estrategias y protocolos de tolerancia a fallos.

Cómo se evalúa: Examen escrito teórico-práctico y entrega de un proyecto final que incluya diseño y justificación de estrategias de tolerancia a fallos para un sistema distribuido propuesto.

Instrumento sugerido: Examen de desarrollo con casos prácticos y rúbrica para evaluación del proyecto final.

La unidad "Tolerancia a Fallos y Disponibilidad" está diseñada para ser impartida en 3 semanas, con una dedicación aproximada de 6 horas por semana, distribuidas de la siguiente manera:

• Semana 1 (6 horas): Introducción, redundancia y replicación, evaluación diagnóstica y actividad 1.
• Semana 2 (6 horas): Mecanismos de detección y recuperación, actividad 2 y 3, evaluación formativa continua.
• Semana 3 (6 horas): Evaluación y selección de protocolos, debate (actividad 4), revisión y evaluación sumativa.

Esta distribución permite combinar la teoría con actividades prácticas y evaluaciones para un aprendizaje profundo y aplicado.

1. Introducción a la seguridad en aplicaciones distribuidas

• Definición y relevancia de la seguridad en sistemas distribuidos
• Características y retos específicos de seguridad en entornos distribuidos
• Principios fundamentales de la seguridad informática aplicados a sistemas distribuidos: confidencialidad, integridad, disponibilidad, autenticidad y no repudio

2. Amenazas y vulnerabilidades en aplicaciones distribuidas

• Tipos de amenazas comunes: ataques de red (man-in-the-middle, replay, DDoS), inyección, escalamiento de privilegios
• Vulnerabilidades típicas en aplicaciones distribuidas: fallos en comunicación, gestión de sesiones, falta de cifrado, errores de configuración
• Modelos de ataque y vectores de compromiso en sistemas distribuidos
• Herramientas y técnicas para la identificación de vulnerabilidades

3. Autenticación y autorización en sistemas distribuidos

• Conceptos básicos: autenticación vs autorización
• Métodos de autenticación:
  • Autenticación basada en contraseña
  • Autenticación multifactor (MFA)
  • Autenticación basada en certificados digitales
  • Autenticación federada y SSO (Single Sign-On)
  • Protocols de autenticación: OAuth, OpenID Connect, Kerberos
• Mecanismos de autorización:
  • Control de acceso basado en roles (RBAC)
  • Control de acceso basado en atributos (ABAC)
  • Listas de control de acceso (ACL)
  • Políticas y modelos de autorización distribuidos
• Comparación y análisis de métodos de autenticación y autorización para entornos distribuidos

4. Técnicas de cifrado para la seguridad en aplicaciones distribuidas

• Fundamentos de criptografía: conceptos, objetivos y terminología
• Cifrado simétrico:
  • Algoritmos comunes: AES, DES, 3DES
  • Modos de operación y gestión de claves
  • Aplicaciones prácticas en sistemas distribuidos
• Cifrado asimétrico:
  • Algoritmos comunes: RSA, ECC
  • Firmas digitales y certificados digitales
  • Intercambio de claves y establecimiento de canales seguros (TLS/SSL)
• Integridad y autenticidad: funciones hash, HMAC
• Consideraciones para la implementación segura de cifrado en aplicaciones distribuidas

5. Diseño de mecanismos integrados de seguridad en aplicaciones distribuidas

• Integración de autenticación, autorización y cifrado en un sistema distribuido
• Arquitecturas seguras: diseño de capas y separación de responsabilidades
• Análisis de casos prácticos y patrones de diseño de seguridad
• Evaluación de efectividad ante posibles ataques y mitigación de riesgos
• Buenas prácticas en el desarrollo seguro de aplicaciones distribuidas

6. Protocolos y estándares de seguridad en entornos distribuidos

• Protocolo SSL/TLS: características y aplicaciones
• Protocolo IPSec y VPNs para comunicaciones seguras
• Protocolos de autenticación federada y delegada (SAML, OAuth 2.0, OpenID Connect)
• Protocolos para servicios web seguros (WS-Security, HTTPS)
• Criterios para la selección de protocolos según arquitectura y requisitos
• Evaluación comparativa y justificación de la elección de protocolos de seguridad

Actividad 1: Análisis de amenazas y vulnerabilidades en un sistema distribuido real

Objetivo: Explicar principios fundamentales de seguridad e identificar amenazas y vulnerabilidades comunes (Objetivo 1)

Descripción:

• Se asignará a los estudiantes un sistema distribuido real o simulado (por ejemplo, una aplicación cliente-servidor o un servicio web distribuido).
• Los estudiantes deberán investigar y listar posibles amenazas y vulnerabilidades específicas de ese sistema.
• Deberán justificar cada amenaza/vulnerabilidad con base en las características del sistema.
• Finalmente, presentarán sus hallazgos en un informe o presentación.

Organización: Grupos de 3 a 4 estudiantes

Producto esperado: Informe o presentación detallada de amenazas y vulnerabilidades identificadas

Duración estimada: 2 sesiones de clase (4 horas)

Actividad 2: Comparación práctica de métodos de autenticación y autorización

Objetivo: Analizar y comparar métodos de autenticación y autorización en sistemas distribuidos (Objetivo 2)

Descripción:

• Se proporcionarán casos de uso con diferentes requerimientos de seguridad.
• Los estudiantes investigarán y propondrán métodos de autenticación y autorización adecuados para cada caso.
• Deberán comparar ventajas, desventajas y posibles riesgos de cada método.
• El resultado será un cuadro comparativo y una justificación escrita.

Organización: Parejas

Producto esperado: Tabla comparativa y documento justificativo

Duración estimada: 1 sesión de clase (2 horas)

Actividad 3: Implementación práctica de cifrado simétrico y asimétrico

Objetivo: Aplicar técnicas de cifrado para proteger información en aplicaciones distribuidas (Objetivo 3)

Descripción:

• Los estudiantes desarrollarán un pequeño prototipo en el que implementen cifrado simétrico para comunicación entre nodos y cifrado asimétrico para intercambio seguro de claves.
• Se les proporcionará un entorno de desarrollo y bibliotecas criptográficas básicas.
• Deberán documentar su código y explicar el flujo de cifrado y descifrado.

Organización: Individual

Producto esperado: Código fuente funcional y documentación técnica

Duración estimada: 2 sesiones de clase (4 horas) + trabajo autónomo

Actividad 4: Diseño y evaluación de un mecanismo integrado de seguridad

Objetivo: Diseñar mecanismos que integren autenticación, autorización y cifrado, evaluando su efectividad ante ataques (Objetivos 4 y 5)

Descripción:

• En grupos, los estudiantes diseñarán un esquema completo de seguridad para una aplicación distribuida dada, incorporando métodos de autenticación, autorización y cifrado.
• Deberán identificar posibles ataques y describir cómo su diseño los mitiga.
• Prepararán una presentación con el diseño, análisis de seguridad y justificación de protocolos y técnicas elegidas.

Organización: Grupos de 4 estudiantes

Producto esperado: Documento de diseño y presentación oral

Duración estimada: 3 sesiones de clase (6 horas)

Evaluación diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre principios básicos de seguridad y experiencia con sistemas distribuidos.

Cómo se evalúa: Cuestionario breve con preguntas teóricas y de análisis situacional.

Instrumento sugerido: Test en línea o impreso con preguntas de opción múltiple y respuesta corta.

Evaluación formativa

Qué se evalúa: Progreso en la comprensión de amenazas, métodos de autenticación/autorización, cifrado y diseño integrado de seguridad.

Cómo se evalúa: Revisión y retroalimentación continua de actividades prácticas (informes, código, presentaciones).

Instrumento sugerido: Rúbricas para evaluación de informes, código y presentaciones; sesiones de retroalimentación en clase.

Evaluación sumativa

Qué se evalúa: Dominio integral de los objetivos de la unidad, capacidad para diseñar y justificar mecanismos de seguridad en aplicaciones distribuidas.

Cómo se evalúa: Examen teórico-práctico que incluye análisis de casos, preguntas teóricas, diseño de esquemas de seguridad y resolución de problemas.

Instrumento sugerido: Examen escrito con preguntas abiertas y ejercicios prácticos; evaluación de proyecto final de diseño de seguridad.

La unidad está diseñada para desarrollarse en 4 semanas con una dedicación total aproximada de 24 horas distribuidas de la siguiente manera: 6 horas para la introducción y estudio de conceptos teóricos; 8 horas para actividades prácticas y talleres de implementación; 6 horas para el diseño integrado y evaluación de mecanismos de seguridad; y 4 horas para evaluaciones y retroalimentación.

1. Protocolos para Servicios Web en Aplicaciones Distribuidas

• Introducción a los protocolos de comunicación: Conceptos básicos de comunicación en aplicaciones distribuidas, importancia de los protocolos para la interoperabilidad y escalabilidad.
• REST (Representational State Transfer):
  • Principios y arquitectura RESTful.
  • Operaciones HTTP fundamentales (GET, POST, PUT, DELETE).
  • Formato de mensajes (JSON, XML).
  • Ventajas, desventajas y casos de uso típicos.
• SOAP (Simple Object Access Protocol):
  • Arquitectura y elementos principales (envelope, header, body).
  • Protocolos de transporte compatibles (HTTP, SMTP).
  • WSDL (Web Services Description Language) para definición de servicios.
  • Seguridad y transacciones en SOAP.
  • Ventajas, desventajas y escenarios de uso.
• gRPC (Google Remote Procedure Call):
  • Modelo de comunicación basado en RPC.
  • Protocol Buffers como formato de serialización.
  • Características: rendimiento, streaming, soporte multiidioma.
  • Comparación con REST y SOAP.
  • Casos de aplicación recomendados.
• Comparativa entre REST, SOAP y gRPC:
  • Aspectos técnicos: formato de mensajes, protocolos de transporte, seguridad.
  • Escenarios de uso adecuados según necesidades del proyecto.
  • Consideraciones de interoperabilidad y soporte.

2. Implementación de Servicios Web con Frameworks REST y gRPC

• Frameworks populares para REST:
  • Express.js (Node.js), Spring Boot (Java), Flask (Python).
  • Configuración básica de endpoints RESTful.
  • Manejo de rutas, parámetros y cuerpos de petición.
• Buenas prácticas en diseño RESTful:
  • Uso correcto de verbos HTTP y códigos de estado.
  • Versionado de API.
  • Documentación con OpenAPI/Swagger.
  • Autenticación y autorización (OAuth, JWT).
• Implementación de servicios con gRPC:
  • Definición de servicios y mensajes con Protocol Buffers.
  • Generación de código cliente y servidor.
  • Manejo de streams y comunicación bidireccional.
  • Integración con aplicaciones existentes.
• Integración y pruebas:
  • Testing unitario y de integración para servicios REST y gRPC.
  • Uso de herramientas como Postman para REST y BloomRPC o Evans para gRPC.

3. Contenedorización con Docker para Aplicaciones Distribuidas

• Conceptos fundamentales de contenedores:
  • Diferencia entre máquinas virtuales y contenedores.
  • Ventajas de la contenedorización en desarrollo y producción.
• Introducción a Docker:
  • Arquitectura de Docker: cliente, demonio, registros.
  • Imágenes, contenedores, volúmenes y redes.
• Construcción y gestión de imágenes Docker:
  • Escritura de Dockerfile: instrucciones básicas y optimización.
  • Construcción y etiquetado de imágenes.
  • Publicación y descarga de imágenes en Docker Hub.
• Despliegue y orquestación básica:
  • Ejecutar y administrar contenedores.
  • Gestión de redes y volúmenes para aplicaciones distribuidas.
  • Buenas prácticas para asegurar portabilidad y consistencia.

4. Orquestación de Aplicaciones Distribuidas con Kubernetes

• Conceptos básicos de Kubernetes:
  • Arquitectura: nodos, pods, controladores y servicios.
  • Objetos principales: Deployments, ReplicaSets, ConfigMaps, Secrets.
• Instalación y configuración de un clúster Kubernetes:
  • Opciones para desarrollo local (Minikube, Kind).
  • Conceptos de espacio de nombres y contexto.
• Despliegue y administración de aplicaciones:
  • Creación y gestión de deployments y servicios.
  • Escalabilidad horizontal y vertical.
  • Estrategias de actualización y tolerancia a fallos (Rolling Updates, Rollbacks).
• Monitoreo y depuración:
  • Uso de kubectl y herramientas de monitoreo básicas.
  • Logs y diagnósticos de problemas comunes.

5. Selección y Análisis de Tecnologías y Herramientas para Soluciones Distribuidas

• Criterios técnicos para selección de tecnologías:
  • Rendimiento, escalabilidad, compatibilidad y seguridad.
  • Soporte comunitario y madurez tecnológica.
  • Integración con ecosistemas existentes.
• Análisis comparativo de herramientas y plataformas:
  • Evaluación de protocolos (REST, SOAP, gRPC) según casos de uso.
  • Contenedores vs máquinas virtuales, elección entre Docker y otras tecnologías.
  • Orquestadores: Kubernetes frente a alternativas.
• Gestión de proyectos colaborativos con tecnologías distribuidas:
  • Integración continua y despliegue continuo (CI/CD).
  • Herramientas para gestión de versiones y colaboración (Git, GitHub Actions).
  • Buenas prácticas para asegurar interoperabilidad y cohesión del equipo.

Actividad 1: Análisis Comparativo de Protocolos REST, SOAP y gRPC

Objetivo: Describir las características y diferencias fundamentales entre REST, SOAP y gRPC, identificando sus usos adecuados.

Descripción:

• Formar grupos de 3-4 estudiantes.
• Asignar a cada grupo la investigación detallada de uno de los protocolos.
• Elaborar un cuadro comparativo que incluya arquitectura, formatos de mensajes, protocolos de transporte, seguridad, casos de uso y ventajas/desventajas.
• Presentar los resultados en una sesión de discusión grupal donde cada equipo expone y se realiza una comparación conjunta.

Organización: Grupos

Producto esperado: Cuadro comparativo y presentación oral.

Duración estimada: 2 horas

Actividad 2: Implementación de un Servicio Web RESTful

Objetivo: Implementar servicios web utilizando frameworks basados en REST, aplicando buenas prácticas de diseño e integración.

Descripción:

• Individualmente, desarrollar una API RESTful sencilla para gestión de recursos (por ejemplo, una API para gestión de libros o usuarios) usando un framework a elección (Express.js, Flask o Spring Boot).
• Implementar operaciones CRUD utilizando verbos HTTP adecuados.
• Incluir manejo de errores y códigos de estado HTTP correctos.
• Documentar la API con Swagger u OpenAPI.
• Probar la API con herramientas como Postman.

Organización: Individual

Producto esperado: Código fuente de la API, documentación y reporte de pruebas.

Duración estimada: 4 horas

Actividad 3: Creación y Despliegue de un Contenedor Docker

Objetivo: Configurar y desplegar contenedores con Docker para aplicaciones distribuidas, asegurando portabilidad y consistencia.

Descripción:

• Tomar el servicio RESTful desarrollado en la actividad anterior.
• Crear un Dockerfile para construir la imagen del servicio.
• Construir la imagen y ejecutar el contenedor localmente.
• Probar que la API funciona correctamente dentro del contenedor.
• Documentar los pasos para reproducir el proceso.

Organización: Individual

Producto esperado: Dockerfile, imagen construida, contenedor funcionando y documentación.

Duración estimada: 3 horas

Actividad 4: Despliegue y Escalabilidad con Kubernetes

Objetivo: Diseñar y administrar clústeres de Kubernetes para orquestar aplicaciones distribuidas, evaluando estrategias de escalabilidad y tolerancia a fallos.

Descripción:

• En parejas, desplegar la aplicación contenida en Docker en un clúster Kubernetes local (Minikube o Kind).
• Crear los manifiestos YAML para deployment y service.
• Configurar escalabilidad horizontal con réplicas.
• Simular fallos deteniendo pods y observar la autorrecuperación.
• Documentar el proceso y resultados obtenidos.

Organización: Parejas

Producto esperado: Archivos YAML, evidencia de despliegue y escalabilidad, y reporte de la actividad.

Duración estimada: 4 horas

Actividad 5: Evaluación y Selección de Tecnologías para Proyecto Distribuido

Objetivo: Analizar y seleccionar tecnologías y herramientas adecuadas para integrar soluciones distribuidas en proyectos colaborativos.

Descripción:

• En grupos, proponer un proyecto de aplicación distribuida (por ejemplo, sistema de reservas o plataforma de microservicios).
• Analizar y seleccionar los protocolos, frameworks, contenedores y herramientas de orquestación más adecuados para el proyecto.
• Justificar las elecciones técnicas basándose en criterios de desempeño, escalabilidad, seguridad y facilidad de integración.
• Presentar la propuesta con un informe y exposición oral.

Organización: Grupos

Producto esperado: Informe escrito y presentación.

Duración estimada: 3 horas

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre protocolos de comunicación, contenedores y herramientas para aplicaciones distribuidas.

Cómo se evalúa: Cuestionario en línea con preguntas de opción múltiple y verdadero/falso sobre conceptos básicos de REST, SOAP, gRPC, Docker y Kubernetes.

Instrumento sugerido: Plataforma de evaluación virtual o formulario digital.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en la implementación práctica de servicios, contenedores y despliegues, así como participación en actividades colaborativas.

• Revisión continua de entregables parciales (código, Dockerfile, manifiestos Kubernetes).
• Observación y retroalimentación en presentaciones y discusiones grupales.
• Autoevaluación y coevaluación en actividades grupales.

Instrumento sugerido: Rúbricas de desempeño, listas de cotejo y foros de discusión.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Dominio integral de los objetivos de la unidad: descripción de protocolos, implementación de servicios, contenedorización, orquestación y selección tecnológica.

• Proyecto final que integre un servicio distribuido implementado con REST o gRPC, desplegado en Docker y Kubernetes.
• Informe técnico y presentación que incluya análisis comparativo y justificación de tecnologías usadas.
• Examen teórico-práctico sobre conceptos y herramientas vistas.

Instrumento sugerido: Rubrica para proyecto final, examen escrito y presentación oral.

Se recomienda una duración total de 5 semanas para la unidad, distribuidas de la siguiente manera:

• Semana 1: Introducción a protocolos REST, SOAP y gRPC, con actividades diagnósticas y análisis comparativo.
• Semana 2: Implementación práctica de servicios REST y gRPC con frameworks seleccionados.
• Semana 3: Contenedorización con Docker, creación y despliegue de imágenes y contenedores.
• Semana 4: Orquestación con Kubernetes, despliegue y administración de clústeres, escalabilidad y tolerancia a fallos.
• Semana 5: Análisis y selección tecnológica para proyectos distribuidos, presentación de proyectos finales y evaluación sumativa.

Se sugiere dedicar aproximadamente 4 a 5 horas por semana, combinando sesiones teóricas, laboratorios prácticos y actividades colaborativas.

1. Metodologías Ágiles para Desarrollo de Aplicaciones Distribuidas

• Introducción a metodologías ágiles: conceptos, principios y valores.
• Scrum aplicado a proyectos de aplicaciones distribuidas: roles, artefactos y eventos.
• Kanban y gestión visual del flujo de trabajo en equipos distribuidos.
• Planificación y estimación de tareas en entornos distribuidos.
• Herramientas colaborativas para gestión ágil (Jira, Trello, GitHub Projects).
• Buenas prácticas para la comunicación y colaboración efectiva en equipos distribuidos.

2. Implementación y Despliegue de Aplicaciones Distribuidas

• Arquitectura de aplicaciones distribuidas: microservicios, servicios REST y eventos.
• Selección de tecnologías y herramientas modernas: contenedores (Docker), orquestadores (Kubernetes), servicios en la nube (AWS, Azure, GCP).
• Configuración del entorno de desarrollo y despliegue continuo (CI/CD) para aplicaciones distribuidas.
• Buenas prácticas de codificación para escalabilidad y mantenimiento.
• Automatización del despliegue y monitoreo básico.

3. Diseño y Ejecución de Pruebas en Aplicaciones Distribuidas

• Tipos de pruebas: funcionales, de integración, de sistema y de rendimiento.
• Herramientas para pruebas funcionales (Postman, Selenium) y de rendimiento (JMeter, Gatling).
• Diseño de casos de prueba específicos para sistemas distribuidos.
• Automatización de pruebas y su integración en pipelines CI/CD.
• Interpretación de resultados y técnicas para la identificación y corrección de fallos.

4. Manejo de Errores y Tolerancia a Fallos

• Estrategias para manejo de errores en sistemas distribuidos: retries, circuit breakers, fallback.
• Diseño para tolerancia a fallos y alta disponibilidad.
• Monitoreo y alertas para detectar fallos en aplicaciones distribuidas.
• Patrones de diseño para resiliencia (bulkhead, timeout, idempotencia).
• Pruebas de resiliencia y simulación de fallos.

5. Documentación y Presentación del Proceso de Desarrollo

• Importancia de la documentación en aplicaciones distribuidas.
• Formatos y herramientas para documentación técnica y de usuario (Markdown, Swagger/OpenAPI, diagramas UML).
• Documentación del ciclo de vida del software distribuido: planificación, desarrollo, pruebas, despliegue y mantenimiento.
• Buenas prácticas para presentaciones técnicas claras y coherentes.
• Elaboración de informes y presentaciones finales del proyecto.

Actividad 1: Planificación Ágil de un Proyecto de Aplicación Distribuida

Objetivo: Aplicar metodologías ágiles para planificar y gestionar el desarrollo de una aplicación distribuida.

Descripción:

• Formar equipos de 4-5 estudiantes.
• Asignar un caso de estudio para desarrollar una aplicación distribuida sencilla.
• El equipo deberá definir roles Scrum, elaborar el backlog inicial y planificar el sprint 0, incluyendo estimaciones y definición de tareas.
• Utilizar herramientas digitales como Jira o Trello para gestionar el proyecto.
• Presentar un plan ágil detallado y la organización del equipo al docente y compañeros.

Organización: Grupos.

Producto esperado: Backlog, sprint planificado, tablero de tareas y presentación de planificación.

Duración estimada: 3 horas.

Actividad 2: Implementación y Despliegue de Microservicios con Contenedores

Objetivo: Implementar y desplegar una aplicación distribuida utilizando tecnologías modernas y buenas prácticas de arquitectura.

Descripción:

• En equipos o individual, desarrollar dos microservicios simples (por ejemplo, un servicio de usuarios y otro de productos) que se comuniquen mediante API REST.
• Contenerizar los microservicios usando Docker.
• Configurar un pipeline básico de CI/CD para construir y desplegar los contenedores en un entorno local o nube pública.
• Documentar las decisiones de arquitectura y escalabilidad adoptadas.

Organización: Individual o grupos pequeños (2-3 personas).

Producto esperado: Código fuente, archivos Docker, pipeline configurado y documentación técnica.

Duración estimada: 5 horas.

Actividad 3: Diseño y Ejecución de Pruebas Funcionales y de Rendimiento

Objetivo: Diseñar y ejecutar pruebas funcionales y de rendimiento para una aplicación distribuida.

Descripción:

• Utilizando la aplicación creada en la actividad anterior, diseñar casos de prueba funcionales que cubran las principales funcionalidades.
• Implementar scripts de prueba con Postman o Selenium para pruebas funcionales automáticas.
• Diseñar y ejecutar un plan de pruebas de carga y rendimiento usando JMeter o Gatling.
• Documentar los resultados y proponer correcciones basadas en los hallazgos.

Organización: Individual o grupos pequeños.

Producto esperado: Casos de prueba, scripts automatizados, reporte de pruebas y análisis de resultados.

Duración estimada: 4 horas.

Actividad 4: Implementación de Estrategias de Manejo de Errores y Pruebas de Resiliencia

Objetivo: Evaluar y aplicar estrategias de manejo de errores y tolerancia a fallos en aplicaciones distribuidas.

Descripción:

• Agregar a la aplicación distribuida mecanismos de manejo de errores: retries, circuit breaker y fallback.
• Simular fallos en uno o varios microservicios para evaluar la resiliencia del sistema.
• Realizar pruebas de resiliencia, documentando comportamiento y resultados.
• Elaborar un informe que describa las estrategias aplicadas, resultados y recomendaciones.

Organización: Grupos pequeños.

Producto esperado: Código con manejo de errores, reporte de pruebas de resiliencia y presentación de resultados.

Duración estimada: 4 horas.

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre metodologías ágiles, arquitectura de aplicaciones distribuidas, pruebas y manejo de errores.

Cómo se evalúa: Cuestionario de opción múltiple y preguntas cortas al inicio de la unidad.

Instrumento sugerido: Plataforma LMS o formulario digital con preguntas cerradas y abiertas.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en la aplicación de metodologías ágiles, implementación, pruebas, manejo de errores y documentación.

Cómo se evalúa: Revisión continua de productos parciales de las actividades (planificación ágil, código, scripts de prueba, informes), retroalimentación del docente y autoevaluación grupal.

Instrumento sugerido: Rúbricas para cada actividad y sesiones de retroalimentación en clase.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Competencia integral para desarrollar, probar, desplegar, manejar errores y documentar una aplicación distribuida.

Cómo se evalúa: Presentación final del proyecto completo (implementación, pruebas, manejo de errores, documentación y presentación oral), defensa ante el docente y evaluación escrita sobre conceptos clave.

Instrumento sugerido: Rúbrica de evaluación del proyecto final y examen escrito.

La unidad "Desarrollo Práctico de Aplicaciones Distribuidas" se recomienda impartir en un total de 4 semanas, con una carga horaria aproximada de 16 horas distribuidas de la siguiente manera:

• Semana 1 (4 horas): Introducción a metodologías ágiles y planificación del proyecto (Tema 1 + Actividad 1).
• Semana 2 (4 horas): Implementación y despliegue de microservicios con contenedores (Tema 2 + Actividad 2).
• Semana 3 (4 horas): Diseño y ejecución de pruebas funcionales y de rendimiento (Tema 3 + Actividad 3).
• Semana 4 (4 horas): Manejo de errores, tolerancia a fallos y documentación final (Temas 4 y 5 + Actividad 4 + Evaluación sumativa).

Esta distribución permite combinar teoría con práctica de manera equilibrada, asegurando que los estudiantes desarrollen competencias integrales en el desarrollo de aplicaciones distribuidas en entornos reales.

1. Introducción a la Escalabilidad y Rendimiento en Sistemas Distribuidos

• Conceptos básicos de escalabilidad: definición, importancia y tipos (horizontal, vertical, diagonal).
• Rendimiento en sistemas distribuidos: parámetros clave y su impacto en la experiencia del usuario y la eficiencia del sistema.
• Desafíos comunes en la escalabilidad y el rendimiento de aplicaciones distribuidas.

2. Técnicas de Escalabilidad en Sistemas Distribuidos

• Escalabilidad horizontal vs. vertical: ventajas, desventajas y casos de uso.
• Escalabilidad dinámica y automática: conceptos y ejemplos de implementación.
• Uso de microservicios para mejorar la escalabilidad.
• Escalabilidad basada en contenedores y orquestadores (Docker, Kubernetes) para gestionar recursos.
• Análisis de casos prácticos para elegir la técnica adecuada según el contexto del sistema.

3. Evaluación del Rendimiento en Sistemas Distribuidos

• Métricas clave: latencia, throughput, uso de CPU, memoria, ancho de banda, tiempo de respuesta y disponibilidad.
• Herramientas de monitoreo y evaluación: Prometheus, Grafana, JMeter, Wireshark, y otros.
• Identificación y análisis de cuellos de botella en sistemas distribuidos.
• Pruebas de carga, estrés y capacidad: objetivos y metodologías.

4. Diseño de Soluciones para Mejorar Escalabilidad y Rendimiento

• Patrones arquitectónicos para escalabilidad y rendimiento:
  • Patrón de Balanceo de Carga: tipos (round robin, least connections, IP hash), implementación y ventajas.
  • Patrón de Colas y Procesamiento Asíncrono para desacoplar componentes.
  • Patrón de Circuit Breaker para resiliencia y mejora de rendimiento.
• Estrategias de balanceo de carga: hardware vs. software, balanceadores internos y externos.
• Diseño para alta disponibilidad y tolerancia a fallos.

5. Técnicas de Caché y Replicación para Optimización

• Caché en sistemas distribuidos:
  • Tipos de caché: local, distribuida, en memoria (Redis, Memcached).
  • Políticas de caché: LRU, LFU, TTL.
  • Consistencia de caché y posibles problemas (cache stampede, stale data).
• Replicación de datos:
  • Replicación síncrona vs. asíncrona.
  • Modelos de consistencia (eventual, fuerte, causal).
  • Impacto en la disponibilidad y rendimiento.
• Casos de uso y ejemplos prácticos de implementación de caché y replicación.

6. Comparación y Justificación de Mecanismos de Optimización

• Criterios para la selección de técnicas y mecanismos de optimización basados en requisitos del sistema.
• Evaluación de trade-offs entre escalabilidad, rendimiento, consistencia y costo.
• Estudio de casos reales y análisis crítico de soluciones implementadas.
• Metodologías para justificar decisiones técnicas en la optimización de sistemas distribuidos.

Actividad 1: Análisis Comparativo de Técnicas de Escalabilidad

Objetivo: Analizar diferentes técnicas de escalabilidad en sistemas distribuidos para identificar la más adecuada según el contexto del sistema.

Descripción:

• Se dividirá a los estudiantes en grupos pequeños.
• Cada grupo recibirá un escenario de sistema distribuido con características y requisitos específicos.
• Los grupos investigarán y analizarán las técnicas de escalabilidad más apropiadas para su caso (horizontal, vertical, microservicios, contenedores, etc.).
• Prepararán una presentación en la que expliquen la técnica elegida, sus ventajas, desventajas y justificación basada en el contexto.
• Finalmente, se realizará una sesión de discusión en clase para comparar las soluciones propuestas.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes

Producto esperado: Presentación y reporte escrito breve con análisis y justificación.

Duración estimada: 2 sesiones de 90 minutos cada una

Actividad 2: Evaluación Práctica de Rendimiento con Herramientas de Monitoreo

Objetivo: Evaluar el rendimiento de sistemas distribuidos utilizando métricas y herramientas específicas para detectar cuellos de botella y optimizar recursos.

Descripción:

• Los estudiantes instalarán y configurarán herramientas de monitoreo (por ejemplo, Prometheus y Grafana) en un entorno simulado o real de sistema distribuido proporcionado por el docente.
• Realizarán pruebas de carga utilizando JMeter u otra herramienta.
• Monitorearán y recogerán métricas relevantes durante las pruebas.
• Identificarán cuellos de botella y propondrán recomendaciones para mejorar el rendimiento.
• Elaborarán un informe con los resultados obtenidos y las acciones sugeridas.

Organización: Individual o parejas

Producto esperado: Informe técnico detallado con análisis de métricas y recomendaciones.

Duración estimada: 3 horas (sesión práctica y elaboración de informe)

Actividad 3: Diseño de Arquitectura Escalable con Patrones y Balanceo de Carga

Objetivo: Diseñar soluciones que mejoren la escalabilidad y el rendimiento mediante la aplicación de patrones arquitectónicos y estrategias de balanceo de carga.

Descripción:

• Los estudiantes recibirán un caso de estudio con requisitos funcionales y no funcionales para un sistema distribuido.
• Deberán diseñar una arquitectura que incluya patrones como balanceo de carga, colas, circuit breaker, etc.
• Se debe especificar el tipo de balanceo de carga a utilizar y justificar su elección.
• El diseño se presentará en un diagrama arquitectónico junto con una explicación escrita.
• Se fomentará la discusión y retroalimentación entre pares.

Organización: Grupos de 3 estudiantes

Producto esperado: Diagrama arquitectónico y documento explicativo.

Duración estimada: 2 sesiones de 90 minutos

Actividad 4: Implementación y Evaluación de Caché y Replicación

Objetivo: Implementar técnicas de caché y replicación para optimizar la disponibilidad y velocidad de respuesta en aplicaciones distribuidas.

Descripción:

• Los estudiantes implementarán una pequeña aplicación distribuida (por ejemplo, un servicio web con base de datos) en la que integrarán caché (Redis o Memcached) y replicación de datos (base de datos replicada o almacenamiento distribuido).
• Ejecutarán pruebas para medir la mejora en velocidad de respuesta y disponibilidad.
• Documentarán el proceso de implementación, resultados de rendimiento y análisis de consistencia.

Organización: Parejas o grupos de 3

Producto esperado: Código fuente, reporte de pruebas y análisis.

Duración estimada: 4 horas distribuidas en dos sesiones prácticas.

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre conceptos básicos de escalabilidad y rendimiento en sistemas distribuidos.

Cómo se evalúa: Cuestionario de opción múltiple y preguntas abiertas breves.

Instrumento sugerido: Prueba escrita o plataforma digital de evaluación (quiz online).

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en el análisis, diseño e implementación de técnicas de escalabilidad y optimización del rendimiento.

Cómo se evalúa: Revisión continua de actividades prácticas, retroalimentación en presentaciones, informes y diseños.

Instrumento sugerido: Rúbricas para actividades prácticas, listas de cotejo y observación directa del docente.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Competencia para analizar, evaluar, diseñar, implementar y justificar técnicas de escalabilidad y optimización de rendimiento en sistemas distribuidos.

Cómo se evalúa: Proyecto final integrador que incluya:

• Análisis de un sistema distribuido real o simulado.
• Diseño arquitectónico con patrones y balanceo de carga.
• Implementación de caché y replicación.
• Evaluación de rendimiento con métricas y herramientas.
• Justificación técnica de decisiones tomadas.

Instrumento sugerido: Rúbrica detallada para evaluación del proyecto final, presentación oral y defensa ante el docente y compañeros.

La unidad "Escalabilidad y Rendimiento" se sugiere impartir en 4 semanas, distribuidas de la siguiente manera:

• Semana 1: Introducción y técnicas de escalabilidad (4 horas teóricas y análisis de casos).
• Semana 2: Evaluación del rendimiento y uso de herramientas (3 horas prácticas y 1 hora de discusión).
• Semana 3: Diseño de soluciones con patrones y balanceo de carga (3 horas teóricas y 2 horas de diseño en grupo).
• Semana 4: Implementación práctica de caché y replicación, y presentación del proyecto final (4-5 horas prácticas y evaluación).

Esta distribución permite combinar teoría, práctica, análisis y evaluación continua para un aprendizaje efectivo y aplicado.

1. Introducción a los Sistemas de Archivos y Almacenamiento Distribuido

• Conceptos básicos y evolución histórica del almacenamiento distribuido.
• Importancia y aplicaciones en sistemas modernos distribuidos.
• Diferencias entre almacenamiento local y distribuido.

2. Modelos y Arquitecturas de Almacenamiento Distribuido

• Modelos de almacenamiento: compartido, replicado y distribuido.
• Arquitecturas comunes: cliente-servidor, par-a-par (P2P), almacenamiento en la nube.
• Componentes principales: nodos, controladores, redes y protocolos de comunicación.
• Características clave: escalabilidad, disponibilidad, consistencia, y rendimiento.

3. Bases de Datos Distribuidas: Replicación y Consistencia

• Definición y ventajas de bases de datos distribuidas.
• Mecanismos de replicación: replicación síncrona vs asíncrona.
• Modelos de consistencia: fuerte, eventual, causal y otros.
• Protocolos para mantener la consistencia: quorum, Paxos, Raft.
• Desafíos en entornos distribuidos: latencia, particiones y tolerancia a fallos.

4. Sistemas de Archivos Distribuidos (DFS)

• Concepto y funciones principales de un sistema de archivos distribuido.
• Tecnologías actuales: NFS, AFS, HDFS, Ceph, GlusterFS.
• Diseño y arquitectura: metadatos, bloques de datos, y gestión de acceso.
• Optimización del acceso a datos: caché, replicación y balanceo de carga.
• Seguridad en sistemas de archivos distribuidos: autenticación, autorización y cifrado.

5. Comparación y Selección de Tecnologías de Almacenamiento Distribuido

• Criterios de selección basados en requisitos funcionales y no funcionales.
• Comparativa entre sistemas basados en rendimiento, escalabilidad, consistencia y tolerancia a fallos.
• Estudio de casos de uso: sistemas de archivos distribuidos vs bases de datos distribuidas vs almacenamiento en la nube.

6. Estrategias de Tolerancia a Fallos y Sincronización

• Mecanismos de detección y recuperación de fallos en sistemas distribuidos.
• Protocolos de consenso aplicados a almacenamiento distribuido.
• Sincronización de datos y relojes en sistemas distribuidos.
• Técnicas para garantizar la integridad y disponibilidad del sistema ante fallos.

1. Análisis y Presentación de Arquitecturas de Almacenamiento Distribuido

Objetivo: Explicar los modelos y arquitecturas de almacenamiento distribuido, identificando sus componentes y características principales.

Descripción:

• Dividir a los estudiantes en grupos pequeños.
• Asignar a cada grupo una arquitectura o modelo específico (e.g., cliente-servidor, P2P, almacenamiento en la nube).
• Investigar y preparar una presentación detallada que incluya componentes, funcionamiento, ventajas y desventajas.
• Realizar presentaciones en clase y abrir discusión para comparar modelos.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Presentación multimedia y resumen escrito.

Duración estimada: 2 sesiones de clase (2 horas cada una).

2. Estudio de Caso: Evaluación de Mecanismos de Replicación y Consistencia

Objetivo: Analizar bases de datos distribuidas evaluando sus mecanismos de replicación y consistencia.

Descripción:

• Proporcionar un caso de estudio con un escenario real o simulado de base de datos distribuida.
• Solicitar que los estudiantes identifiquen y describan los mecanismos de replicación y modelos de consistencia usados.
• Realizar un análisis crítico sobre las ventajas y limitaciones del enfoque implementado.
• Elaborar un informe y discusión en clase sobre posibles mejoras.

Organización: Individual o parejas.

Producto esperado: Informe escrito con análisis y recomendaciones.

Duración estimada: 1 semana.

3. Diseño de un Sistema de Archivos Distribuido para un Requisito Específico

Objetivo: Diseñar sistemas de archivos distribuidos aplicando tecnologías actuales para optimizar el acceso y la gestión de datos en redes.

Descripción:

• Plantear un escenario que requiera la gestión de grandes volúmenes de datos en red (por ejemplo, almacenamiento para una empresa multimedia).
• Solicitar a los estudiantes diseñar un sistema de archivos distribuido que contemple arquitectura, tecnologías, métodos de acceso y mecanismos de seguridad.
• Incluir justificación tecnológica y esquema de la arquitectura propuesta.
• Presentar y defender el diseño ante el grupo.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Documento de diseño y presentación oral.

Duración estimada: 2 semanas.

4. Simulación y Evaluación de Estrategias de Tolerancia a Fallos

Objetivo: Implementar y evaluar estrategias de tolerancia a fallos y sincronización en sistemas de archivos y almacenamiento distribuido.

Descripción:

• Proveer un entorno simulado o software (por ejemplo, un laboratorio virtual con HDFS o Ceph).
• Configurar replicación y mecanismos de sincronización.
• Simular fallos (caída de nodos, pérdida de conexión) y observar la recuperación.
• Registrar resultados y elaborar un informe que evalúe la efectividad de las estrategias empleadas.

Organización: Parejas o individual.

Producto esperado: Informe técnico con análisis de resultados y recomendaciones.

Duración estimada: 1 semana.

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre conceptos básicos de almacenamiento distribuido y sistemas de archivos.

Cómo se evalúa: Cuestionario de opción múltiple y preguntas abiertas.

Instrumento sugerido: Test en línea o papel con 15 preguntas.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Comprensión y aplicación de conceptos durante el desarrollo de actividades prácticas y discusiones.

Cómo se evalúa: Observación continua, revisión de productos parciales (presentaciones, informes), participación en debates y retroalimentación.

Instrumento sugerido: Rúbricas para presentaciones y reportes, listas de cotejo para participación.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Capacidad para explicar, analizar, diseñar, comparar e implementar estrategias en almacenamiento distribuido según los objetivos de la unidad.

Cómo se evalúa: Examen escrito con preguntas teóricas y ejercicios prácticos, entrega final de proyecto de diseño y evaluación de simulación.

Instrumento sugerido: Examen escrito, rúbrica para proyecto final, informe técnico de simulación.

La unidad "Sistemas de Archivos y Almacenamiento Distribuido" se sugiere impartir en un total de 6 semanas, con una dedicación aproximada de 4 horas por semana, distribuidas en clases teóricas, actividades prácticas y tiempo para trabajos fuera de clase. La distribución puede ser:

• Semana 1: Introducción y Modelos/Arquitecturas.
• Semana 2: Bases de Datos Distribuidas (replicación y consistencia).
• Semana 3: Sistemas de Archivos Distribuidos y tecnologías actuales.
• Semana 4: Comparación y selección de tecnologías.
• Semana 5: Estrategias de tolerancia a fallos y sincronización; inicio de actividades prácticas.
• Semana 6: Presentación de proyectos, evaluación práctica y cierre de unidad.

1. Introducción a la Computación en la Nube

• Definición de computación en la nube: Orígenes, evolución y importancia actual.
• Características principales: Elasticidad, escalabilidad, acceso bajo demanda, multitenencia.
• Ventajas y desafíos de la computación en la nube en sistemas distribuidos.

2. Modelos de Servicio en la Nube

• IaaS (Infrastructure as a Service)
  • Concepto y características.
  • Ejemplos de proveedores y casos de uso.
• PaaS (Platform as a Service)
  • Concepto y características.
  • Ejemplos de plataformas y escenarios de aplicación.
• SaaS (Software as a Service)
  • Concepto y características.
  • Ejemplos de aplicaciones SaaS y beneficios para usuarios finales.
• Comparación entre IaaS, PaaS y SaaS: ventajas, limitaciones y selección según necesidades.

3. Modelos de Despliegue en la Nube

• Nube Pública
  • Definición y características.
  • Ventajas y desafíos.
  • Ejemplos de uso.
• Nube Privada
  • Definición y características.
  • Ventajas y desafíos.
  • Ejemplos de uso.
• Nube Híbrida
  • Definición y características.
  • Ventajas y desafíos.
  • Ejemplos y casos prácticos.
• Análisis comparativo entre modelos de despliegue mediante casos prácticos reales.

4. Diseño de Arquitectura para Aplicaciones Distribuidas en la Nube

• Componentes fundamentales de una arquitectura distribuida en la nube: servidores, bases de datos, balanceadores, colas de mensajes.
• Selección de servicios en función de requerimientos funcionales y no funcionales (escalabilidad, latencia, costo).
• Patrones de diseño para aplicaciones distribuidas en la nube (microservicios, serverless, monolitos distribuidos).
• Herramientas y diagramas para el diseño arquitectónico (UML, diagramas de despliegue).

5. Implementación y Evaluación de Aplicaciones Distribuidas en la Nube

• Introducción a plataformas populares (AWS, Azure, Google Cloud Platform): servicios básicos para despliegue.
• Desarrollo de una aplicación distribuida simple: diseño, codificación y despliegue.
• Buenas prácticas en desarrollo y despliegue: integración continua, gestión de configuraciones, monitoreo.
• Evaluación del rendimiento y escalabilidad de la aplicación desplegada.

6. Seguridad y Tolerancia a Fallos en Aplicaciones Distribuidas en la Nube

• Principales riesgos y vulnerabilidades en entornos de nube.
• Mecanismos de seguridad: autenticación, autorización, cifrado, gestión de identidades.
• Estrategias para garantizar tolerancia a fallos: replicación, redundancia, recuperación ante desastres.
• Buenas prácticas y herramientas para la mitigación de riesgos y aseguramiento de la disponibilidad.

Actividad 1: Análisis Comparativo de Modelos de Servicio en la Nube

Objetivo: Explicar los conceptos fundamentales de la computación en la nube y sus modelos de servicio (IaaS, PaaS, SaaS) con ejemplos claros.

Descripción:

• Los estudiantes investigan un proveedor cloud (AWS, Azure o GCP) y seleccionan un servicio representativo para cada modelo (IaaS, PaaS, SaaS).
• Preparan una presentación explicando cada modelo, características, ventajas, desventajas y un ejemplo real de uso.
• Discuten en clase las diferencias y similitudes entre los modelos.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Presentación audiovisual y resumen escrito.

Duración estimada: 2 horas (1 hora para investigación y preparación, 1 hora para presentación y discusión).

Actividad 2: Estudio de Caso sobre Modelos de Despliegue en la Nube

Objetivo: Comparar y contrastar los modelos de despliegue en la nube (pública, privada, híbrida) mediante análisis de casos prácticos.

Descripción:

• Se presenta un caso empresarial real con requerimientos específicos.
• Los estudiantes analizan y proponen qué modelo de despliegue es más adecuado, justificando la elección considerando ventajas, riesgos y costos.
• Discuten en plenaria las diferentes propuestas y conclusiones.

Organización: Parejas o tríos.

Producto esperado: Informe de análisis y presentación oral breve.

Duración estimada: 2 horas (1.5 horas para análisis y preparación, 0.5 horas para exposición y debate).

Actividad 3: Diseño Arquitectónico de una Aplicación Distribuida en la Nube

Objetivo: Diseñar una arquitectura básica de aplicación distribuida desplegada en la nube integrando componentes y servicios adecuados.

Descripción:

• Se propone un caso de aplicación distribuida con requisitos funcionales y no funcionales.
• Los estudiantes diseñan la arquitectura incluyendo selección de servicios cloud, diagramas de componentes y despliegue.
• Presentan y justifican su diseño frente a la clase.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Documento de diseño con diagramas y presentación explicativa.

Duración estimada: 3 horas (2 horas diseño, 1 hora presentación y retroalimentación).

Actividad 4: Implementación y Evaluación de una Aplicación Distribuida Simple en la Nube

Objetivo: Implementar y evaluar una aplicación distribuida simple utilizando plataformas cloud aplicando buenas prácticas.

Descripción:

• Se proporciona un prototipo básico para desplegar en una plataforma cloud (AWS, Azure o GCP).
• Los estudiantes configuran, despliegan y prueban la aplicación, monitoreando el rendimiento.
• Documentan la experiencia, mencionando las buenas prácticas aplicadas y problemas enfrentados.

Organización: Individual o parejas.

Producto esperado: Aplicación desplegada funcional y reporte técnico.

Duración estimada: 4 horas (3 para implementación y pruebas, 1 para entrega y discusión).

Actividad 5: Análisis de Seguridad y Tolerancia a Fallos en Aplicaciones en la Nube

Objetivo: Analizar implicaciones de seguridad y tolerancia a fallos proponiendo estrategias de mitigación.

Descripción:

• Se entregan escenarios con vulnerabilidades y fallos comunes en aplicaciones en la nube.
• Los estudiantes identifican riesgos, proponen soluciones y crean un plan de mitigación.
• Discuten en plenaria para enriquecer las estrategias.

Organización: Grupos de 3 estudiantes.

Producto esperado: Informe con análisis de riesgos y plan de mitigación.

Duración estimada: 2 horas (1.5 para análisis y elaboración, 0.5 para presentación y discusión).

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre conceptos básicos de computación en la nube y aplicaciones distribuidas.

Cómo se evalúa: Cuestionario breve tipo test y preguntas abiertas sobre definiciones, modelos de servicio y despliegue.

Instrumento sugerido: Test en línea o en papel con preguntas de opción múltiple y respuesta corta.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Comprensión y aplicación de conceptos durante el desarrollo de actividades prácticas (análisis, diseño, implementación).

Cómo se evalúa: Revisión continua de productos parciales (presentaciones, informes, diseños), participación en discusiones y retroalimentación entre pares.

Instrumento sugerido: Rúbricas para presentación y diseño arquitectónico, listas de cotejo para informes y ejercicios prácticos.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Dominio integral de los contenidos y habilidades: explicación de conceptos, comparación de modelos, diseño e implementación, análisis de seguridad y tolerancia a fallos.

Cómo se evalúa: Proyecto final donde el estudiante debe diseñar, implementar y evaluar una aplicación distribuida en la nube, junto con un análisis de seguridad y tolerancia a fallos.

Instrumento sugerido: Rúbrica de evaluación que contemple calidad del diseño arquitectónico, funcionalidad de la implementación, calidad del análisis de seguridad y presentación oral o escrita final.

La unidad se recomienda impartir en un bloque de 4 semanas, con una dedicación semanal aproximada de 4 a 5 horas distribuidas en sesiones teóricas y prácticas.

Semana 1: Introducción, modelos de servicio y evaluación diagnóstica (4 horas).
Semana 2: Modelos de despliegue y actividad de análisis de casos (4 horas).
Semana 3: Diseño arquitectónico y actividad práctica (5 horas).
Semana 4: Implementación, evaluación, seguridad, tolerancia a fallos y evaluación sumativa (5 horas).

1. Introducción a Microservicios

• Definición y características principales del diseño basado en microservicios.
• Comparación entre arquitecturas monolíticas y microservicios.
• Ventajas del enfoque de microservicios: escalabilidad, modularidad, despliegue independiente.
• Desafíos comunes: complejidad en la coordinación, gestión de datos, latencia y fallos distribuidos.
• Análisis de casos prácticos reales que ejemplifican la adopción de microservicios en la industria.

2. Diseño de Arquitecturas Distribuidas con Microservicios

• Principios fundamentales para diseñar sistemas basados en microservicios.
• Modularidad: delimitación de servicios, definición de límites contextuales (bounded contexts).
• Escalabilidad: técnicas para escalar vertical y horizontalmente microservicios.
• Patrones de diseño para microservicios: API Gateway, Circuit Breaker, Service Discovery, CQRS.
• Herramientas y metodologías para modelar arquitecturas distribuidas: diagramas de componentes, diagramas de despliegue.

3. Contenedores para Implementación y Despliegue de Microservicios

• Concepto de contenedores y diferencias con máquinas virtuales.
• Principales tecnologías de contenedores: Docker, Podman.
• Creación de imágenes de contenedores para microservicios: Dockerfile y mejores prácticas.
• Configuración de ambientes de ejecución reproducibles y eficientes con contenedores.
• Orquestación básica: uso de Docker Compose para desplegar microservicios interconectados.

4. Evaluación Técnica de Contenedores en Aplicaciones Distribuidas

• Análisis de beneficios: portabilidad, aislamiento, eficiencia en recursos.
• Limitaciones y retos: persistencia de datos, seguridad, sobrecarga de red y almacenamiento.
• Comparativa técnica entre despliegue tradicional y con contenedores.
• Impacto en la gestión del ciclo de vida del software y en DevOps.

5. Integración y Comunicación entre Microservicios Desplegados en Contenedores

• Mecanismos de comunicación entre microservicios: REST, gRPC, mensajería asíncrona.
• Gestión de la coordinación y consistencia distribuida.
• Implementación de descubrimiento de servicios y balanceo de carga entre contenedores.
• Monitoreo y logging centralizado para microservicios en contenedores.
• Prácticas para garantizar la resiliencia y tolerancia a fallos en sistemas distribuidos.

Actividad 1: Análisis de Casos Prácticos de Microservicios

Objetivo: Explicar el diseño basado en microservicios, identificando ventajas y desafíos mediante análisis de casos prácticos.

Descripción:

• Se asignan a los estudiantes casos reales de empresas que migraron a microservicios (e.g., Netflix, Amazon, Spotify).
• En grupos, investigan la arquitectura utilizada, los beneficios obtenidos y los desafíos enfrentados.
• Preparan una presentación que resuma el análisis, destacando los aprendizajes clave.
• Discusión en clase para contrastar diferentes enfoques y resultados.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Presentación y reporte escrito del análisis.

Duración estimada: 2 sesiones de 90 minutos.

Actividad 2: Diseño de Arquitectura de Microservicios para una Aplicación

Objetivo: Diseñar una arquitectura de aplicaciones distribuidas utilizando microservicios, aplicando modularidad y escalabilidad.

Descripción:

• Individualmente, los estudiantes eligen una aplicación simple (e.g., sistema de reservas, tienda en línea).
• Definen los microservicios necesarios, sus responsabilidades y límites contextuales.
• Crean diagramas de arquitectura que incluyan patrones de diseño aplicados.
• Explican las decisiones tomadas para asegurar escalabilidad y modularidad.

Organización: Individual.

Producto esperado: Documento y diagramas de arquitectura diseñados.

Duración estimada: 3 horas.

Actividad 3: Implementación y Despliegue de Microservicios con Contenedores

Objetivo: Implementar y desplegar microservicios utilizando contenedores configurando ambientes reproducibles.

Descripción:

• En parejas, desarrollan dos microservicios simples (por ejemplo, un servicio de usuarios y otro de productos) en un lenguaje de programación definido.
• Crean Dockerfiles para cada servicio y construyen las imágenes.
• Configuran Docker Compose para levantar ambos servicios y asegurar la comunicación entre ellos.
• Prueban el despliegue y documentan el proceso.

Organización: Parejas.

Producto esperado: Código fuente, archivos Docker y Docker Compose, informe de despliegue.

Duración estimada: 4 horas.

Actividad 4: Evaluación Comparativa y Debate sobre Uso de Contenedores

Objetivo: Evaluar beneficios y limitaciones del uso de contenedores en aplicaciones distribuidas mediante comparativas técnicas fundamentadas.

Descripción:

• Se asignan a grupos temas específicos (portabilidad, rendimiento, seguridad, gestión, etc.).
• Investigan y elaboran un análisis comparativo entre despliegue tradicional y en contenedores para su tema.
• Preparan argumentos para un debate en clase, exponiendo pros y contras.
• Realizan el debate, promoviendo preguntas y discusión crítica.

Organización: Grupos de 3 estudiantes.

Producto esperado: Documento de análisis y participación en debate.

Duración estimada: 2 sesiones de 90 minutos.

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre arquitecturas de software, microservicios y contenedores.

Cómo se evalúa: Cuestionario breve de opción múltiple y preguntas abiertas.

Instrumento sugerido: Test en línea o en papel con preguntas sobre conceptos básicos y comparaciones entre arquitecturas.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Proceso de aprendizaje durante la unidad: comprensión de conceptos, aplicación de diseño, implementación y análisis.

Cómo se evalúa: Revisión continua de las actividades de análisis de casos, diseño arquitectónico, implementación de contenedores y participación en debates.

Instrumento sugerido: Listas de cotejo para actividades prácticas, rúbricas para presentaciones y documentos entregados, observación de participación.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Logro de los objetivos al finalizar la unidad, integrando explicación, diseño, implementación, evaluación y comunicación.

Cómo se evalúa: Proyecto integrador individual que incluya:

• Explicación teórica del diseño basado en microservicios y sus ventajas/desafíos.
• Diseño arquitectónico detallado para una aplicación distribuida.
• Implementación y despliegue de al menos dos microservicios en contenedores.
• Análisis crítico de beneficios y limitaciones del despliegue en contenedores.
• Demostración de integración y comunicación entre microservicios desplegados.

Instrumento sugerido: Rúbrica de evaluación que valore cada componente con criterios claros de desempeño y calidad.

La unidad "Microservicios y Contenedores" tiene una duración sugerida de 3 semanas, distribuidas de la siguiente manera:

• Semana 1 (6 horas): Introducción a microservicios y análisis de casos prácticos, incluyendo la actividad de análisis en grupos.
• Semana 2 (6 horas): Diseño de arquitecturas y patrones de microservicios, desarrollo individual de diseño arquitectónico y discusión en clase.
• Semana 3 (8 horas): Implementación práctica con contenedores, orquestación básica, evaluación comparativa y debate, además de preparación del proyecto integrador.

Se recomienda distribuir las horas en sesiones teórico-prácticas para combinar explicación, actividades colaborativas y laboratorios técnicos.

1. Introducción al Monitoreo y Gestión de Sistemas Distribuidos

• Conceptos básicos de sistemas distribuidos y su complejidad operativa.
• Importancia del monitoreo y la gestión para la disponibilidad, escalabilidad y tolerancia a fallos.
• Retos específicos en el monitoreo de sistemas distribuidos.

2. Herramientas para el Monitoreo de Sistemas Distribuidos

• Tipos de herramientas: agentes vs. sin agentes; basadas en métricas vs. basadas en logs.
• Principales herramientas de monitoreo:
  • Prometheus: características, arquitectura y casos de uso.
  • Grafana: integración con fuentes de datos y visualización avanzada.
  • Elastic Stack (ELK): recopilación, almacenamiento y análisis de logs.
  • Zabbix y Nagios: monitoreo tradicional y alertas.
  • Herramientas específicas para contenedores y orquestadores (Kubernetes, Docker).
• Comparativa de herramientas: ventajas, limitaciones y escenarios recomendados.

3. Técnicas para el Monitoreo y Diagnóstico

• Monitoreo basado en métricas:
  • Métricas clave: CPU, memoria, latencia, throughput, errores, etc.
  • Recolección y agregación de métricas en entornos distribuidos.
• Monitoreo basado en logs y trazas:
  • Centralización y análisis de logs.
  • Trazabilidad distribuida (Distributed Tracing) con herramientas como Jaeger y Zipkin.
• Alertas y notificaciones: configuración y gestión de umbrales.
• Diagnóstico de problemas comunes: cuellos de botella, fallos intermitentes y degradación de servicio.

4. Análisis de Métricas y Eventos para Diagnóstico

• Técnicas para interpretar métricas y detectar anomalías.
• Correlación de eventos y métricas para identificar la causa raíz.
• Uso de dashboards y reportes para seguimiento continuo.
• Ejemplos prácticos de análisis de incidentes en sistemas distribuidos.

5. Estrategias de Mantenimiento y Gestión Proactiva

• Conceptos de mantenimiento proactivo y reactivo en sistemas distribuidos.
• Diseño de estrategias de tolerancia a fallos:
  • Redundancia y replicación.
  • Failover y recuperación automática.
• Escalabilidad y gestión dinámica de recursos.
• Planificación de actualizaciones y despliegues sin interrupciones.
• Prácticas recomendadas para la gestión continua y mejora del sistema.

6. Implementación y Configuración de Herramientas de Monitoreo

• Configuración básica y avanzada de Prometheus para la recolección de métricas.
• Integración de Prometheus con Grafana para visualización.
• Configuración de alertas y notificaciones automatizadas.
• Implementación de ELK Stack para análisis de logs en sistemas distribuidos.
• Automatización y despliegue de herramientas en entornos de contenedores.
• Buenas prácticas para garantizar la integridad y seguridad de la información monitoreada.

Actividad 1: Evaluación y Comparativa de Herramientas de Monitoreo

Objetivo: Identificar y describir las principales herramientas y técnicas utilizadas para el monitoreo de sistemas distribuidos.

Descripción:

• Dividir a los estudiantes en grupos pequeños.
• Asignar a cada grupo una herramienta de monitoreo (Prometheus, Grafana, ELK, Zabbix, etc.).
• Cada grupo investiga características, ventajas, limitaciones y escenarios de aplicación de su herramienta.
• Preparar una presentación comparativa destacando aspectos clave.
• Exponer ante el resto de la clase y discutir la aplicabilidad en diferentes contextos.

Organización: Grupos

Producto esperado: Presentación comparativa y discusión grupal.

Duración estimada: 3 horas (investigación y presentación).

Actividad 2: Análisis de Métricas y Diagnóstico de Problemas

Objetivo: Analizar métricas de rendimiento y eventos generados para diagnosticar problemas y proponer soluciones.

Descripción:

• Proporcionar a los estudiantes un conjunto de datos de métricas y logs simulados de un sistema distribuido con problemas.
• Individualmente, analizar las métricas para identificar anomalías y posibles causas raíz.
• Elaborar un informe con el diagnóstico del problema y recomendaciones para su solución.
• Compartir hallazgos en sesión plenaria para discusión y retroalimentación.

Organización: Individual

Producto esperado: Informe de diagnóstico y propuesta de solución.

Duración estimada: 2 horas.

Actividad 3: Diseño de Estrategias de Mantenimiento Proactivo

Objetivo: Diseñar estrategias de mantenimiento y gestión proactiva considerando tolerancia a fallos y escalabilidad.

Descripción:

• Formar grupos para diseñar un plan de mantenimiento para una aplicación distribuida hipotética.
• El plan debe incluir mecanismos de tolerancia a fallos, escalabilidad y gestión continua.
• Presentar el diseño con justificación técnica y un cronograma de actividades de mantenimiento.

Organización: Grupos

Producto esperado: Plan de mantenimiento detallado con presentación.

Duración estimada: 3 horas.

Actividad 4: Implementación Práctica de Herramientas de Monitoreo

Objetivo: Implementar y configurar herramientas de monitoreo en entornos distribuidos para la recopilación y visualización de datos.

Descripción:

• En parejas, instalar y configurar un entorno básico de Prometheus y Grafana para monitorear una aplicación distribuida simple (por ejemplo, microservicios simulados).
• Configurar recolección de métricas, creación de dashboards y alertas básicas.
• Realizar una demostración práctica y entregar una guía paso a paso de la configuración realizada.

Organización: Parejas

Producto esperado: Entorno funcional de monitoreo con documentación y demostración.

Duración estimada: 4 horas.

Evaluación diagnóstica

Evaluar conocimientos previos sobre sistemas distribuidos y monitoreo.

• Qué se evalúa: Comprensión básica de conceptos relacionados con monitoreo y gestión de sistemas distribuidos.
• Cómo se evalúa: Cuestionario de opción múltiple y preguntas abiertas al inicio de la unidad.
• Instrumento sugerido: Test en línea o papel con preguntas conceptuales.

Evaluación formativa

Monitorear el progreso y comprensión durante las actividades prácticas.

• Qué se evalúa: Participación en actividades, calidad de análisis y propuestas, aplicación práctica de herramientas.
• Cómo se evalúa: Observación directa, retroalimentación continua y revisión de productos parciales.
• Instrumento sugerido: Rubricas para presentaciones, informes y configuraciones prácticas.

Evaluación sumativa

Evaluar la integración y aplicación completa de los conocimientos y habilidades adquiridas.

• Qué se evalúa: Capacidad para identificar herramientas, analizar métricas, diseñar estrategias y configurar sistemas de monitoreo.
• Cómo se evalúa: Proyecto final integrador que incluya un informe completo y una demostración práctica.
• Instrumento sugerido: Rubrica detallada que evalúe investigación, análisis crítico, diseño y habilidades técnicas.

La unidad está diseñada para desarrollarse en aproximadamente 3 semanas, con un total estimado de 15 horas distribuidas de la siguiente manera:

• Semana 1 (5 horas): Introducción, revisión de herramientas y actividad 1 (comparativa de herramientas).
• Semana 2 (5 horas): Técnicas de monitoreo, análisis de métricas y actividad 2 (diagnóstico de problemas) y actividad 3 (diseño de mantenimiento).
• Semana 3 (5 horas): Implementación práctica, configuración de herramientas y actividad 4 (implementación y demostración práctica), además de evaluaciones formativas y sumativas.

1. Introducción a los Casos de Estudio en Aplicaciones Distribuidas

• Importancia de los casos de estudio en la comprensión de sistemas distribuidos
• Metodología para el análisis de casos prácticos
• Contextualización de aplicaciones distribuidas en diferentes industrias

2. Análisis de Casos de Estudio Representativos

• Industria financiera: Sistemas de trading distribuidos y procesamiento de transacciones
• Industria de salud: Sistemas distribuidos para gestión de información clínica y telemedicina
• Industria de telecomunicaciones: Redes distribuidas para gestión y control de tráfico
• Industria de comercio electrónico: Plataformas distribuidas para gestión de inventarios y procesamiento de pedidos
• Componentes y arquitecturas clave en cada caso

3. Protocolos y Mecanismos de Comunicación en Aplicaciones Distribuidas Reales

• Protocolos comunes: HTTP/REST, gRPC, MQTT, AMQP, WebSocket
• Mecanismos de comunicación síncrona y asíncrona
• Justificación de la elección de protocolos según el contexto del caso
• Estudio comparativo de rendimiento, escalabilidad y seguridad

4. Diseño de Soluciones Distribuidas Basadas en Casos Prácticos

• Identificación de requerimientos funcionales y no funcionales
• Diseño de arquitecturas tolerantes a fallos: replicación, particionamiento y recuperación
• Mecanismos de sincronización y coherencia de datos
• Consideraciones de seguridad: autenticación, autorización, cifrado y auditoría
• Modelado y documentación del diseño

5. Integración y Presentación de Propuestas de Implementación

• Buenas prácticas de la industria en implementación de sistemas distribuidos
• Herramientas de colaboración y control de versiones
• Elaboración de propuestas técnicas: estructura, contenido y presentación
• Presentación efectiva ante audiencias técnicas y no técnicas
• Evaluación crítica y retroalimentación colaborativa

Actividad 1: Análisis detallado de un caso de estudio en la industria financiera

Objetivo: Contribuye al objetivo de analizar casos de estudio representativos identificando componentes y arquitecturas clave.

Descripción paso a paso:

• Se proporciona un caso de estudio real sobre un sistema distribuido de trading financiero.
• Los estudiantes analizan la arquitectura del sistema, identificando módulos, protocolos y mecanismos de comunicación.
• Discuten en grupo los retos de diseño y las soluciones implementadas.
• Elaboran un informe que detalle los componentes y justifique las decisiones arquitectónicas.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes

Producto esperado: Informe escrito y presentación breve del análisis.

Duración estimada: 3 horas

Actividad 2: Evaluación comparativa de protocolos de comunicación en casos reales

Objetivo: Contribuye al objetivo de evaluar los protocolos y mecanismos de comunicación, justificando su elección.

Descripción paso a paso:

• Se asignan diferentes casos de aplicaciones distribuidas a parejas de estudiantes.
• Investigan los protocolos de comunicación usados y sus características técnicas.
• Comparan ventajas y desventajas según el contexto y requisitos del caso.
• Preparan una tabla comparativa y un breve informe justificando la elección del protocolo.

Organización: Parejas

Producto esperado: Tabla comparativa y documento justificativo.

Duración estimada: 2 horas

Actividad 3: Diseño de una solución distribuida para un caso práctico

Objetivo: Contribuye al objetivo de diseñar soluciones distribuidas considerando tolerancia a fallos, sincronización y seguridad.

Descripción paso a paso:

• Se presenta un caso práctico (por ejemplo, sistema distribuido para gestión de inventarios en comercio electrónico).
• Los estudiantes, organizados en grupos, realizan el diseño de la arquitectura del sistema.
• Incluyen componentes, protocolos, mecanismos de tolerancia a fallos, sincronización y seguridad.
• Documentan el diseño con diagramas arquitectónicos y una memoria técnica.

Organización: Grupos de 4-5 estudiantes

Producto esperado: Documento de diseño y diagramas UML o similares.

Duración estimada: 4 horas

Actividad 4: Presentación y defensa de una propuesta de implementación en proyecto colaborativo

Objetivo: Contribuye al objetivo de integrar y presentar propuestas aplicando buenas prácticas.

Descripción paso a paso:

• Los grupos desarrollan una propuesta completa de implementación basada en un caso asignado.
• Preparan una presentación que resuma diseño, protocolos, mecanismos y aspectos de seguridad y tolerancia.
• Presentan ante la clase simulando un comité técnico, respondiendo preguntas y defendiendo decisiones.
• Reciben retroalimentación tanto del docente como de los compañeros.

Organización: Grupos de 4-5 estudiantes

Producto esperado: Presentación oral y documento final de propuesta.

Duración estimada: 3 horas

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre sistemas distribuidos, arquitecturas y protocolos de comunicación.

Cómo se evalúa: Prueba corta con preguntas de opción múltiple y preguntas abiertas sobre conceptos básicos.

Instrumento sugerido: Test en línea o en papel al inicio de la unidad.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en la comprensión y aplicación de conceptos mediante actividades prácticas.

• Revisión de informes y tablas comparativas de las actividades 1 y 2.
• Observación y retroalimentación durante el diseño de la solución en la actividad 3.
• Feedback sobre presentaciones y defensa en la actividad 4.

Instrumento sugerido: Rúbricas para informes, diseños y presentaciones; listas de cotejo y observación directa.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Dominio integral de los objetivos de la unidad: análisis, evaluación, diseño e integración de aplicaciones distribuidas.

Cómo se evalúa: Calificación final basada en la calidad y profundidad del proyecto final (actividad 4) y un examen escrito que incluya análisis de casos y diseño.

Instrumento sugerido: Rúbrica detallada para proyecto final y examen escrito con preguntas de desarrollo y casos prácticos.

La unidad "Casos de Estudio y Aplicaciones Reales" está diseñada para desarrollarse en 3 semanas académicas, con una dedicación aproximada de 12 horas en total. La distribución sugerida es:

• Semana 1 (4 horas): Introducción y análisis de casos de estudio (temas 1 y 2), realización de la actividad 1.
• Semana 2 (4 horas): Protocolos y mecanismos de comunicación, evaluación comparativa y diseño de soluciones (temas 3 y 4), realización de actividades 2 y 3.
• Semana 3 (4 horas): Integración y presentación de propuestas (tema 5), realización de actividad 4, evaluaciones formativa y sumativa.

1. Introducción al Proyecto Integrador

• Objetivos generales del proyecto integrador y su importancia en el aprendizaje.
• Revisión de conceptos clave de aplicaciones distribuidas relevantes para el proyecto.
• Presentación del caso o problema a resolver mediante la aplicación distribuida.

2. Diseño de Arquitectura de Aplicaciones Distribuidas

• Revisión y análisis de requisitos funcionales y no funcionales específicos del proyecto.
• Modelos arquitectónicos comunes en aplicaciones distribuidas (cliente-servidor, microservicios, event-driven, etc.).
• Componentes y módulos clave: servicios, bases de datos distribuidas, middleware, front-end y back-end.
• Diagramas de arquitectura: cómo representar la arquitectura de la aplicación distribuida.

3. Planificación y Documentación del Desarrollo

• Selección de protocolos de comunicación (HTTP/HTTPS, gRPC, MQTT, WebSockets, etc.) y criterios para su elección.
• Mecanismos de sincronización y coordinación (locks distribuidos, consenso, relojes lógicos, etc.).
• Herramientas y formatos para la documentación técnica: diagramas UML, diagramas de secuencia, documentación de APIs.
• Planificación temporal y asignación de tareas: cronogramas, hitos y entregables.

4. Tolerancia a Fallos y Seguridad en Aplicaciones Distribuidas

• Estrategias de tolerancia a fallos: replicación, detección y recuperación de fallos, redundancia.
• Patrones de diseño para robustez: circuit breaker, retry, fallback.
• Seguridad en aplicaciones distribuidas: autenticación, autorización, cifrado de datos en tránsito y en reposo.
• Consideraciones de seguridad en comunicación y almacenamiento distribuido.

5. Trabajo Colaborativo y Gestión del Proyecto

• Herramientas de control de versiones (Git, GitHub/GitLab/Bitbucket): ramas, pull requests, resolución de conflictos.
• Gestión de proyectos: metodologías ágiles (Scrum, Kanban) aplicadas al proyecto integrador.
• Comunicación efectiva en equipos distribuidos: roles, reuniones, documentación compartida.

6. Evaluación Crítica y Justificación de Decisiones de Diseño

• Análisis crítico de las alternativas de diseño consideradas.
• Justificación basada en requisitos, limitaciones técnicas y contexto del proyecto.
• Impacto de las decisiones en la escalabilidad, mantenibilidad y rendimiento de la aplicación.
• Reflexión sobre posibles mejoras y riesgos asociados.

Actividad 1: Análisis y Diseño de Arquitectura

Objetivo: Diseñar una arquitectura de aplicación distribuida que integre conceptos clave y considere requisitos específicos.

Descripción:

• Se presenta un caso de estudio con requisitos funcionales y no funcionales.
• En grupos, los estudiantes diseñan la arquitectura propuesta, identificando componentes, protocolos y diagramas de arquitectura.
• Preparan una presentación breve para explicar su diseño y las decisiones tomadas.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Documento de diseño arquitectónico con diagramas y presentación oral.

Duración estimada: 3 horas.

Actividad 2: Planificación y Documentación Técnica

Objetivo: Planificar el desarrollo de la aplicación, seleccionando protocolos y mecanismos adecuados, y documentar la planificación técnica.

Descripción:

• Cada grupo elabora un plan detallado que incluya selección de protocolos de comunicación y mecanismos de sincronización.
• Documentan el plan usando diagramas UML y un cronograma de desarrollo con hitos.
• Suben la documentación a un repositorio compartido y realizan una revisión cruzada entre grupos.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Plan de desarrollo documentado y repositorio con documentación técnica.

Duración estimada: 4 horas.

Actividad 3: Diseño de Estrategias de Tolerancia a Fallos y Seguridad

Objetivo: Aplicar estrategias de tolerancia a fallos y seguridad en la planificación del proyecto para garantizar robustez y protección.

Descripción:

• En grupos, identifican posibles fallos y vulnerabilidades en la arquitectura propuesta.
• Diseñan estrategias específicas para tolerancia a fallos y mecanismos de seguridad.
• Elaboran un informe justificando las decisiones y cómo se integran en el diseño general.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Informe de estrategias de tolerancia a fallos y seguridad con justificación técnica.

Duración estimada: 3 horas.

Actividad 4: Simulación de Gestión Colaborativa y Evaluación Crítica

Objetivo: Practicar la colaboración efectiva usando herramientas de gestión y evaluar críticamente las decisiones de diseño.

Descripción:

• Los grupos configuran un repositorio Git con control de versiones para el proyecto.
• Simulan un flujo de trabajo colaborativo con ramas, pull requests y resolución de conflictos.
• Realizan una sesión de retroalimentación para evaluar críticamente el diseño, identificando fortalezas y áreas de mejora.
• Documentan las conclusiones y planes de acción para iterar en el diseño.

Organización: Grupos de 3-4 estudiantes.

Producto esperado: Repositorio configurado con historial de trabajo colaborativo y documento de evaluación crítica final.

Duración estimada: 4 horas.

Evaluación Diagnóstica

Se evalúa el conocimiento previo sobre arquitecturas distribuidas, protocolos y conceptos básicos.

• Instrumento: Cuestionario diagnóstico en línea con preguntas de opción múltiple y cortas.
• Momento: Al inicio de la unidad.
• Propósito: Identificar fortalezas y áreas que requieren mayor énfasis en la unidad.

Evaluación Formativa

Se evalúa el progreso en el diseño, documentación y planificación mediante retroalimentación continua.

• Instrumentos: Revisión de entregables parciales (documentos de diseño, planes, informes), observación de presentaciones y participación en actividades colaborativas.
• Momento: Durante el desarrollo de las actividades.
• Propósito: Orientar mejoras y reforzar conceptos, fomentando la autoevaluación y coevaluación.

Evaluación Sumativa

Se evalúa la competencia global de la unidad considerando todos los objetivos planteados.

• Instrumento: Entrega final del proyecto integrador con documento completo de arquitectura, planificación, estrategias de tolerancia a fallos y seguridad, junto con la presentación oral grupal y repositorio con evidencias de trabajo colaborativo.
• Criterios: Calidad y coherencia del diseño, justificación de decisiones, uso adecuado de protocolos y mecanismos, integración de seguridad y tolerancia a fallos, y efectividad en la colaboración en equipo.
• Momento: Al finalizar la unidad.

Se sugiere una duración total de 3 semanas para esta unidad, con una distribución aproximada de:

• Semana 1: Introducción, análisis de requisitos y diseño arquitectónico (6 horas).
• Semana 2: Planificación, documentación técnica y diseño de estrategias de tolerancia a fallos y seguridad (8 horas).
• Semana 3: Trabajo colaborativo, simulación con control de versiones, evaluación crítica y presentación final (8 horas).

Las horas incluyen actividades en clase y trabajo autónomo supervisado.

1. Implementación del Proyecto Integrador

• Revisión de requisitos funcionales y no funcionales
  Análisis detallado de los requisitos para asegurar la correcta implementación del sistema distribuido.
• Elección y aplicación de tecnologías y arquitecturas
  Selección de frameworks, lenguajes, patrones de diseño y arquitecturas distribuidas (microservicios, colas de mensajes, etc.) adecuadas al proyecto.
• Desarrollo colaborativo y control de versiones
  Uso de herramientas como Git para gestión del código y coordinación del trabajo en equipo.
• Integración continua y despliegue
  Configuración de pipelines para integración continua, pruebas automatizadas y despliegue en entornos de prueba o producción.

2. Diseño y Ejecución de Pruebas Sistemáticas

• Planificación de pruebas
  Definición de casos de prueba para validar funcionalidad, rendimiento y seguridad.
• Pruebas funcionales
  Verificación del correcto funcionamiento de cada componente y la integración entre ellos.
• Pruebas de rendimiento y escalabilidad
  Uso de herramientas para medir tiempos de respuesta, carga y comportamiento bajo estrés.
• Pruebas de seguridad
  Validación de mecanismos de autenticación, autorización y protección contra vulnerabilidades comunes.
• Documentación y análisis de resultados
  Registro sistemático de incidencias y conclusiones sobre la calidad del sistema.

3. Elaboración de Documentación Técnica Integral

• Documentación de arquitectura
  Descripción clara de la arquitectura implementada, diagramas y justificación de decisiones.
• Documentación de implementación
  Detalle del desarrollo, configuración y uso de tecnologías y componentes.
• Documentación de pruebas
  Reportes de casos de prueba, resultados y análisis.
• Manual de usuario y guía de despliegue
  Instrucciones para la instalación, configuración y uso básico del sistema.

4. Presentación Efectiva del Proyecto Integrador

• Preparación de la presentación
  Diseño de diapositivas y materiales visuales que sintetizan los aspectos técnicos y resultados.
• Técnicas de comunicación oral
  Estrategias para explicar conceptos complejos de forma clara y responder preguntas del público académico.
• Simulación y retroalimentación
  Ensayos de presentación con revisión crítica para optimizar el desempeño.

5. Coordinación y Trabajo Colaborativo en el Equipo

• Roles y responsabilidades
  Asignación clara de tareas para optimizar la productividad y calidad del proyecto.
• Herramientas de colaboración
  Uso de plataformas para gestión de proyectos, comunicación y documentación compartida.
• Resolución de conflictos y toma de decisiones
  Estrategias para manejar desacuerdos y asegurar el avance coordinado.
• Evaluación y mejora continua del trabajo en equipo
  Retroalimentación periódica para optimizar procesos y resultados.

Implementación Colaborativa del Proyecto Integrador

Objetivo: Implementar el proyecto integrador utilizando tecnologías distribuidas, cumpliendo requisitos funcionales y no funcionales.

Descripción:

• Formar equipos de trabajo y revisar conjuntamente los requisitos del proyecto.
• Seleccionar tecnologías y arquitecturas adecuadas para la implementación.
• Distribuir tareas entre los integrantes del equipo y gestionar el repositorio de código.
• Desarrollar e integrar los componentes siguiendo buenas prácticas de programación y control de versiones.
• Realizar despliegues en entornos de prueba para validar la integración continua.

Organización: Grupos

Producto esperado: Código fuente funcional con control de versiones y despliegue en entorno de prueba.

Duración estimada: 3 semanas

Diseño y Ejecución de Pruebas Sistemáticas

Objetivo: Diseñar y ejecutar pruebas para validar funcionalidad, rendimiento y seguridad del sistema distribuido.

Descripción:

• Elaborar un plan de pruebas detallado que incluya tipos de pruebas y casos específicos.
• Ejecutar pruebas funcionales verificando cada módulo y la integración completa.
• Realizar pruebas de carga y estrés utilizando herramientas especializadas.
• Ejecutar pruebas de seguridad básicas para detectar vulnerabilidades comunes.
• Documentar los resultados y proponer mejoras basadas en los hallazgos.

Organización: Grupos

Producto esperado: Informe de pruebas con resultados y recomendaciones.

Duración estimada: 1.5 semanas

Elaboración de Documentación Técnica Integral

Objetivo: Elaborar documentación técnica clara que describa la arquitectura, implementación, pruebas y resultados.

Descripción:

• Redactar la descripción de la arquitectura con diagramas y justificaciones.
• Documentar las implementaciones técnicas y configuraciones utilizadas.
• Incluir reportes de pruebas y análisis de resultados.
• Preparar manuales para usuarios y para el despliegue del sistema.
• Revisar y corregir la documentación para asegurar coherencia y claridad.

Organización: Grupos

Producto esperado: Documento técnico completo y manuales asociados.

Duración estimada: 1 semana

Presentación Final del Proyecto Integrador

Objetivo: Presentar de manera efectiva el proyecto integrador ante un público académico.

Descripción:

• Preparar diapositivas y materiales visuales que comuniquen claramente los aspectos técnicos y resultados.
• Ensayar la presentación en equipo, distribuyendo roles y tiempos.
• Simular preguntas y respuestas para anticipar dudas del público.
• Realizar la presentación formal ante el docente y compañeros.
• Recibir retroalimentación para evaluar la comunicación y dominio del tema.

Organización: Grupos

Producto esperado: Presentación oral apoyada con materiales visuales.

Duración estimada: 0.5 semanas

Evaluación Diagnóstica

Qué se evalúa: Conocimientos previos sobre arquitecturas distribuidas, metodologías de pruebas y documentación técnica.

Cómo se evalúa: Cuestionario de opción múltiple y preguntas abiertas al inicio de la unidad.

Instrumento sugerido: Test en línea o en papel con preguntas sobre conceptos clave y experiencias previas.

Evaluación Formativa

Qué se evalúa: Progreso en la implementación, calidad y cobertura de pruebas, avance en documentación y preparación para presentación.

Cómo se evalúa: Revisión de entregables parciales, sesiones de retroalimentación, observación del trabajo colaborativo y autoevaluaciones.

Instrumento sugerido: Rúbricas para código, informes de prueba, documentación técnica y desempeño en simulacros de presentación; reportes de progreso del equipo.

Evaluación Sumativa

Qué se evalúa: Calidad integral del proyecto integrador: implementación funcional, pruebas sistemáticas, documentación completa, presentación efectiva y desempeño colaborativo.

Cómo se evalúa: Evaluación final con revisión del sistema desplegado, análisis de documentación, presentación oral y evaluación del trabajo en equipo.

Instrumento sugerido: Rúbrica detallada que contemple criterios técnicos, comunicativos y colaborativos, además de una entrevista o defensa final ante el docente.

La unidad "Proyecto Integrador II y Presentación Final" está diseñada para desarrollarse en un total de 6 semanas, distribuidas de la siguiente manera:

• 3 semanas para la implementación colaborativa del proyecto, donde los estudiantes desarrollan el sistema y gestionan el código.
• 1.5 semanas dedicadas al diseño y ejecución de pruebas sistemáticas, incluyendo documentación de resultados.
• 1 semana para la elaboración de la documentación técnica integral que acompañe el proyecto.
• 0.5 semanas para la preparación y realización de la presentación final del proyecto integrador.

Esta distribución permite un abordaje sistemático y progresivo, fomentando el trabajo en equipo, la aplicación práctica y la comunicación efectiva.