Cloud Computing: definições e análise para além das vantagens

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1 Cloud Computing: definições e análise para além das vantagens Dhiego Alves Oliveira¹, Kelvin Dias Lopes², Mário Carneiro Rocha³ IFCE - Canindé, Brasil { ²kelvin_ramza, Domingos Sávio Soares Felipe IFCE Canindé, Brasil Abstract Cloud computing has been presented as distributed system technology that revolutions the ways of service sharing and resources virtualization are offered and provided by Internet. This change not reaches only corporative user/costumer. Domestic user/costumer is using cloud computing by the use of webmails or by office suite. In the corporative segment, the use, majority, is represented by plataform as a service. This paper objectives present a bibliography review of concepts and ontologies established for cloud computing with issues that highlights away from advantages as: payment/coasts by the uses, adaptability, multiple-tenancies, virtualization, unlimited and easy access to the resources, availably, security, clients /costumers and privider s reputation validation, performance and integration. Keywords-component; cloud computing, concepts, issues I. INTRODUÇÃO Caminhamos a passos largos rumo a uma nova revolução tecnológica. Seguindo a trajetória de tempo, nos anos 60 teve início a maior revolução tecnológica que o mundo já viu até então, foi criado o sistema de tempo compartilhado, o famoso time sharing. A partir dele, surgiram os serviços computacionais operacionais e em rede que temos na atualidade. Um pouco mais recente, tivemos a computação em grade, ou grid computing, que nada mais fez do que acabar com as barreiras na internet, assim um dispositivo computacional poderia facilmente se utilizar de outro para acesso de arquivos, balanceamento de cargas e redundâncias computacionais. Observamos o florescer do conceito de máquina virtual, uma verdadeira revolução computacional, assim, podemos facilmente emular sistemas operacionais em um só dispositivo físico, criando a possibilidade de um Data Center inteiro com vários sistemas, em um único servidor. Ao condensarmos as tecnologias expostas em uma só, veremos os alicerces da computação em nuvem, a qual nos conduzirá a uma revolução na maneira como trabalhamos e conhecemos os dispositivos computacionais e a internet. Computação em nuvem surge, então, como um modelo que possibilita uso de um conjunto de recursos que são compartilhados, baseando-se na disponibilidade, e que podem ser alocados de forma rápida, de forma gerenciada pelo provedor do(s) serviço(s), necessitando, assim, pouca necessidade de interação entre cliente e provedor. De maneira geral Computação em Nuvem nada mais é do que a terceirização de serviços computacionais que encontramse virtualizados em servidores espalhados pelo mundo. A idéia é centralizar o processamento de informações de maneira que a disponibilidade, confidencialidade e integridade dos processos passem da responsabilidade do cliente para a equipe de gestão da nuvem, restando ao cliente apenas o produto final de tudo aquilo que é processado pela nuvem. Tal modelo de funcionamento chama bastante atenção por todas as soluções que oferta ao usuário, deixando camuflados riscos existentes ao se utilizar a nuvem, afinal como controlar algo que não está hospedado em seu próprio servidor ou desktop. A adoção da nuvem tem sido motivada pelos seguintes fatores: baixo custo (se comparado com o custo que seria necessário para implantação de infraestrutura de TI), pouco tempo necessário para implantação, segurança (a ser monitorada pelo provedor da nuvem), conjunto adicional de serviços providos pelas nuvens, não necessidade de contratação de mão-de-obra em virtude de profissionais que já atuam na nuvem contratada. [7] A vantagem caracterizada pelo baixo custo quanto à aquisição de infraestrutura pode representar uma redução de custo para o usuário/cliente ao mesmo tempo em que pode implicar em aumento de custos para integração de aplicações em nuvem de provedores distintos que utilizam API diferentes o que pode impactar, também, na contratação de mais profissionais para realização de tal atividade. A questão da segurança é apresentada na seção III (Para além das vantagens) Na próxima seção, seção II, apresenta-se um levantamento quanto às definições e classificações da computação em nuvem. Na seção III, são reveladas questões que transcendem as vantagens tão explicitadas e enaltecidas pelos provedores de serviços e empresas de tecnologia; é o para além das vantagens.

2 II. COMPUTAÇÃO EM NUVEM Uma análise inicial da computação em nuvem, para muitos, pode revelar a mesma configuração que encontramos na computação em grade (grid computing). A computação em grade baseia-se no compartilhamento de recursos computacionais distribuídos com foco na resolução de problemas de forma dinâmica e coordenada, baseando-se, principalmente, em arranjos de recursos que envolvem várias organizações agrupadas em organizações virtuais. O grid computing surgiu como uma alternativa para agregação de recursos computações e alocação deles para resolver problemas (tarefas) computacionais que exigem grande quantidade de recursos computacionais, principalmente processamento e memória. Além disso, essa tecnologia não tem como objetivo principal é resolver problemas computacionais acadêmicos; não há vinculação dela à questões econômicas ou modelo de mercado. A computação em grade se difere da computação em nuvem, ainda, em relação à arquitetura, modelo de negócio, gerenciamento de recurso, modelo de programação/implementação e segurança [3] Assim, a cloud computing, embora possa parecer um conceito novo, revela novas tendências e funcionalidades, não utilizadas em computação em grade, como por exemplo: tecnologias de virtualização e dimensionamento/elasticidade de recursos/serviços. [2] De acordo com [1], a computação em nuvem apresenta-se como uma infraestrutura de hardware e software, motivada por questões reais e já existentes ou em ampliação que demanda, na maior parte dos casos por processamento de alto desempenho e que utiliza um middleware distribuído que possibilite o compartilhamento de recursos de forma coordenada entre as entidades/organizações participantes o que tem por objetivo a formação de organizações virtuais com uma grande capacidade computacional para uma grande quantidade de tarefas, com fins mais científicos. Cloud computing é uma especialização de sistema distribuído escalável e que pode ser encapsulado como uma entidade abstrata que provê diferentes níveis de serviço aos clientes apresentando custo baseado no uso/utilização e serviços configuráveis de forma dinâmica, elástica, ondemand e disponibilizados baseando-se na demanda. [6,3] O uso da computação em nuvem tem por objetivo, ainda, reduzir custos, aumentar a confiabilidade e flexibilidade. Em [1], há destaque para as seguintes características de cloud computing: Provimento de serviço de acordo com a demanda, sem, na maior parte dos casos necessita de um contato formal/pessoal com o provedor dos serviços; Acesso amplo a rede de acesso como requisito básico para acessar aos recursos disponíveis e virtualizados; Reservatório que representa um conjunto de recursos disponíveis; Rápida adaptabilidade, o que representa elasticidade no atendimento às solicitações de recursos/serviços. Possibilidade de quantificação do serviço provido e consumido Em [3] alguns fatores que aceleram/aumentam o interesse na adoção de cloud são apresentados: Diminuição do custo de hardware e aumento do poder computacional e capacidade de armazenamento, arquiteturas multi-core. Aumento exponencial de tamanho de dados em aplicações científicas e simulações; Ampla adoção de serviços computacionais e aplicações Web 2.0 É nítida, então, a mudança de foco da computação em grade para computação em nuvem: de uma visão baseada no armazenamento e recursos computacionais para foco no negócio e economia com o objetivo de disponibilizar mais recursos abstratos e serviços. Um estudo de cloud computing revela que diferentes modelos de uso desses recursos podem ser utilizados, assim como há a classificação do tipo de nuvem de acordo com o tipo de serviço ofertado. Esses modelos e as classificações são apresentados nas seções a seguir. A. Modelos de computação em nuvem Número e tipos de usuários que podem acessar e utilizar recursos da nuvem bem como sua localização como fator determinante para ter seu acesso concedido e/ou delimitado, são aspectos determinantes para o estabelecimento da forma como esses recursos estão disponíveis. Isso evidencia a existência de modelos de uso. Há 4 (quatro) modelos/formas de uso dos recursos computacionais compartilhados em nuvem [1, 4, 5]: Nuvem privada (Private Cloud): Este modelo caracteriza-se pela contradição inerente ao termo, afinal a palavra nuvem neste contexto subtende conexão com a internet de modo que sua localização se torna transparente ao usuário final, contudo, no modelo de Nuvem Privada, a infra-estrutura dos servidores que virtualizarão os serviços pretendidos pela empresa é feita exclusivamente para a organização em questão. Este modelo oferece um alto nível de segurança, visto que a gestão e manutenção da nuvem podem ficar sob a responsabilidade da empresa, podendo esta, realizar o plano de segurança conforme suas necessidades. Em contrapartida, os gastos para implantação desta arquitetura pode ser muito alto e, dependendo do caso, tornar-se inviável.

3 Nuvem Pública (Public Cloud): este modelo de implantação é totalmente aberto a qualquer usuário que busque seus serviços, neste caso o usuário ou organização que venha a buscar seus serviços não saberá onde seus dados estão sendo armazenados e/ou manipulados de maneira que não poderão intervir na maneira como é feita a gestão da nuvem nem quais as práticas adotadas pela a empresa contratada quanto à segurança da informação. É perceptível que neste modelo os custos são reduzidos ao máximo, pois os contratantes gastam com recursos de TI apenas o que necessitam durante o tempo necessário. Contudo, os riscos de quebra de confidencialidade, de disponibilidade e integridade podem tornar-se bem maiores. Nuvem Comunitária (Community Cloud), - nesta arquitetura a segurança encontra-se em nível intermediário se comparada com as anteriores. Na sua implantação, um grupo específico de organizações unem-se para criar uma infraestrutura que atenda à exigências comuns a todos os integrantes do grupo proprietário da nuvem, de modo que os serviços ofertados pela nuvem sejam compartilhados entre os mesmos integrantes e somente entre eles. Deve-se ressaltar, ainda, que este consenso entre os usuários/corporações integrantes da nuvem comunitária deveram ter em comum ou estabelecer políticas de uso e de segurança da informação. Nuvem Híbrida (Hybrid Cloud), como o próprio nome sugere este modelo é composto por mais de um modelo, assim seu controle, organização e a própria segurança podem tornar-se pontos fracos. Isto leva à necessidade de uma boa definição dos objetivos e necessidades da nuvem para que a implantação ocorra da maneira correta minimizando os riscos. B. Classificação e serviços A arquitetura de Computação em Nuvem oferece basicamente três principais modelos de serviços no qual são usadas para soluções na mesma. Entre eles podemos citar. Em [1] é apresentada uma classificação para os tipos de serviço. São elas: Software como Serviço (SaaS Software as a Service) Neste serviço, o cliente não administra ou controla a infraestrutura da rede, bem como servidores, desktops, sistemas operacionais. Apenas é ofertada a execução de softwares com propósitos específicos para usuários através da Internet, principalmente. As aplicações são acessíveis para os usuários através de um navegador de internet, por exemplo. Como exemplo desse tipo de serviço temos: GoogleDocs, Gmail e outros serviços que possibilitam o uso de aplicação/software via web. Plataforma como Serviço (PaaS Plataform as a Service) Neste tipo de serviço, é oferecido para o cliente toda uma plataforma para desenvolvimento, testes e implementações para aplicações web que provê suporte a todo o ciclo de vida do sofware. O cliente não administra ou controla a infraestrutura de rede, bem como servidores, sistemas operacionais; apenas tem controle sobre algumas ferramentas usadas para o auxilio na construção de aplicações web. Assim, diferentemente do SaaS que já suporta e provê uma aplicação pronta, o PaaS provê uma plataforma para desenvolvimento dessas aplicações. Infraestrutura como Serviço (IaaS Infraestructure as a Service) Este é o modelo de serviço responsável para prover o funcionamento dos outros demais serviços. Neste, o cliente/consumidor tem acesso direto à infraestrutura que contratou tal como servidores, sistemas operacionais, armazenamento de dados, com uma interface única para a administração da infraestrutura. O IaaS se baseia em técnicas de virtualização para compartilhar e integrar recursos computacionais. Como exemplo de IaaS, podemos citar o Amazon s EC2 e o Eucalyptus. Armazenamento de dados como Serviço (DaaS Data Storage as a Service): este tipo de serviço possibilita o armazenamento de dados na nuvem. Pode ser apresentado, inclusive, como parte do IaaS. O DaaS apresenta ainda como facilidade a exclusão da responsabilidade do cliente quanto a licenciamento, implantação e manutenção do serviço de armazenamento. Exemplos: Google BigTable, Apache Hbase e Amazon S3. Entretanto, esta visão dos serviços segmentados em 4 tipos (software, plataforma, infraestrutura e armazenamento de dados) não é compartilhado por todos os estudos de computação em nuvem. O estudo apresentado em [5] não revela armazenamento de dados como um tipo de serviço. Entretanto, ele inclui o Hardware as a Service - Hardware como Serviço - que, inclusive, é apresentado como a base de uma pilha que tem no topo SaaS logo abaixo estão PaaS e IaaS. Em [4], é apresentada uma classificação mais completa. Todos os elementos da plataforma computacional como um todo são apresentados como serviços. A figura1 apresenta essa arquitetura. FIGURA I. ARQUITETURA DE COMPUTAÇÃO EM NUVEM. FONTE [4]. ADAPTADA

4 De acordo com esta classificação, a base da computação em nuvem é formada pelo firmware/hardware, na base da pilha, sendo representado como Hardware as a Service. Logo acima, sobre do kernel do sistema operacional, há a infraestrutura de software para cloud composta por 3 serviços: Infrastructure as a Service (IaaS) que compreende o aproveitamento dos recursos computacionais como serviços, Data Storage as a Service (DaaS) e CaaS (Communications as a Service). Na IaaS, estão as máquinas virtuais providas pela paravirtualização e hardware-assisted virtualization. Na DaaS, estão incluídas questões de disponibilidade, confiabilidade, performance, replicação e consistência de dados A plataforma CaaS está diretamente relacionada com qualidade de serviço de rede, monitoramento da rede, segurança de redes, provisionamento dinâmico de suporte a isolamento de tráfego e/ou largura de banda dedicada e encriptação de comunicação. Acima da parte de infraestrutura de software, há PaaS e SaaS que já foram apresentados e delineados. Essa arquitetura apresenta-se de forma mais detalhada que as citadas anteriormente. Ela revela os componentes de forma mais segmentada. Isso pode implicar, também, em maior demanda por trabalho para manutenção e operação da plataforma. C. Máquinas virtuais e multi-alocação Há, ainda, que considerar, no âmbito do provimento da infraestrutura como serviço, a distinção entre multi-alocação de recursos e utilização de máquinas virtuais (virtual machines). Quando, no compartilhamento de recursos provido por meio do uso de máquinas virtuais, elas são inicializadas e executadas de forma independente e isoladas entre si e dos recursos de hardware enquanto que a multi-alocação de recursos transforma a arquitetura de aplicação/software de forma que múltiplas instâncias, de diferentes usuários, sejam executadas como uma única aplicação. III. PARA ALÉM DAS VANTAGENS Fez-se necessário, neste estudo, a busca por questões que abordassem a tecnologia para além das vantagens, tão enaltecidas na mídia. Para alguns, essas questões podem ser consideradas desvantagem, entretanto, apresentamos nesta seção questões descritas em outros trabalhos como aspectos relevantes do grid computing. De acordo com [2], deve-se atentar, antes da adoção, para as seguintes questões: Disponibilidade mesmo o provedor de serviços garantindo grande disponibilidade dos serviços contratados, não deve-se desconsiderar possíveis problemas de qualquer natureza que possam tornar esses serviços indisponíveis e isso, inclusive pode acontecer com grandes provedores. Performance à medida que mais e mais recursos são compartilhados para vários clientes, a estrutura de alocação de recursos do provedor pode apresentar uma queda no desempenho. Conformidade com legislações em alguns países, há restrições impostas por governos para alguns tipos de empresas, principalmente com atuação no setor financeiro, quanto à localização e disponibilidade de recursos computacionais. Uso experimental em caráter inicial da nuvem privada interna esta prática possibilita que a empresa que adota esta tecnologia realize inicialmente um projeto piloto com que possibilite ambientação e prática quanto ao uso da nuvem para um possível uso futuro de uma nuvem pública ou privada (provida por uma corporação provedora desse tipo de serviço); Integração o uso de diferentes provedores de serviços na nuvem, na maior parte dos casos, implicará no uso de APIs distintas isso dificultaria e poderia até impedir integração de aplicações iguais ou distintas; Custo a utilização da computação em nuvem requer, dependendo do tipo de serviço contratado que seja providenciada estrutura de backup e redundância de dados como a contratação de profissional para monitorar e acompanhar serviços, sistemas e aplicações; Segurança além da questão da confidencialidade, neste quesito é importante atentar para a reputação. Imaginemos uma empresa X, sofisticada e bem estabelecida que contratou um serviço na nuvem. À primeira impressão imaginamos uma empresa que tem sua lógica empresarial bem definida, mas que na verdade seus integrantes são pessoas mal intencionadas visando espionar dados que circulam em uma determinada nuvem. Indivíduos esses, mais conhecidos como cybers criminosos, se utilizam das mais diversas formas de capturar dados e usá-los para fins próprios. Nesse caso observamos o perigo que podemos nos deparar ao se oferecer ou contratar um serviço em nuvem. Não sabemos quem está contratando o serviço. Uma empresa fake pode então se passar por uma boa empresa, contratar um serviço de nuvem após ter realizado uma pesquisa de que nuvem o alvo se utiliza, se infiltrar e capturar dados de tal empresa. Vemos o perigo real dentro de uma nuvem ao se confiar dados onde não temos idéia e nem controle de onde estão. Observa-se a falha que ocorre na integridade e confidencialidade dos dados. Num outro caso, imaginemos um provedor X, também sofisticado e bem estabelecido. Após ter promovido uma falsa boa imagem e uma boa falsa reputação, divulgando ter promovido serviços para grandes empresas, agora provê atividades de concessão de computação em nuvem, se as empresas forem enganadas por esse falso provedor, estarão em sérios riscos, pois, neste caso, o provedor é quem se utilizará dos dados em sua posse para promover atividades ilícitas.

5 De acordo com [6], há ainda outras questões relação a segurança na nuvem. São elas: Inundação - a inundação (flooding) caracterizada em sistemas cliente-sevidor pelo envio de várias requisições, simultâneas, de apenas um host ou de vários hosts de uma rede que congestionam o servidor tornando-o inacessível, o que gera a negação de serviço para requisições, também chamado de ataque DoS Denial of Service, pode fazer com que a nuvem, sem identificar este tipo de ataque, comece a prover recursos para atender às requisições desse tipo de ataque o que provocaria alocação elástica de recursos para requisições oriundas de um ataque DoS que afetaria toda a infraestrutura da nuvem, inclusive outros clientes e usuários que não teriam seus serviços providos ou providos aquém do contratado e necessário. XML Signature e navegadores - o XML é muito utilizado na arquitetura orientada a serviços, base muito utilizada para integração de serviços providos pela nuvem. Por meio do XML Signature que é anexada a um framento XML, é possível garantir autenticidade. Entretanto, o ataque do tipo wrapped, quando é feita a duplicação de fragmento XML onde pode conter código malicioso que pode levar o computador a realizar tarefas não desejadas pelo S.O, pode tornar a nuvem vulnerável e instável. Tal fato, pode ser agravado devido ao não provimento de mecanismos adicionais para provimento de segurança pelo navegador/browser. Perda de controle sobre os dados a computação em nuvem, diferentemente de aplicações implantadas em servidores pertencentes ao domínio do próprio cliente ou em data centers terceirizados onde o cliente detém total controle sobre a infraestrutura de dados, SGBD e gestão e controle sobre os usuários que acessam aos servidores bem como sobre as políticas de backup, não possibilita ao cliente todo esse controle sobre os dados o que implica na necessidade de um alto grau de confiança entre as partes Relação de dependência de acesso à rede a disponibilização e o acesso de serviços na nuvem gera uma grande e direta dependência em relação à rede de acesso, seja ela uma nuvem privada, pública ou híbrida. Caso este acesso fique temporariamente limitado ou indisponível, poderá haver grande prejuízo para o cliente e para o provedor e, no caso de uma aplicação corporativa, o prejuízo também estará no negócio do cliente/organização. Compartilhamento de recursos o uso compartilhado de recursos computacionais, por máquinas virtuais distintas, por exemplo, de uma mesma plataforma, possibilita o uso, mal intencionado, por parte de outro usuário que utilize máquina virtual para acessar a dados de outra(s) máquina(s) virtual (ais) IV. CONCLUSÃO A computação em nuvem apresenta-se como tendência tecnológica para adoção tanto no ambiente corporativo quanto no ambiente doméstico, cada um deles dentro do modelo (privada, pública, comunitária ou híbrida) de nuvem que mais se adequa às suas necessidades. Suas necessidades determinarão, ainda, os serviços a serem contratados e consumidos (software, hardware, armazenamento de dados, plataforma/ambiente de implantação, infraestrutura e comunicações). Essa nuvem representa uma infraestrutura que virtualiza e aloca recursos de forma dinâmica e baseada na demanda. A motivação pela adesão de serviços na nuvem perpassa pelo baixo custo inicial de adesão (que pode ser relativo, conforme apresentado), aumento do poder computacional, integração de serviços e aplicações da web 2.0 e pela não necessidade de aquisição de licenças de bancos de dados, por exemplo. Entretanto, antes da adoção, faz-se necessário uma análise, por parte do cliente, em relação à estratégia e riscos ao seu negócio, de questões como: disponibilidade, performance, integração com outras plataformas, custo e segurança (inundação, XML signature e navegadores, perda de controle sobre os dados, relação de dependência de relação à rede, compartilhamento de recursos). REFERENCES [1] Tharam Dillon, Chen Wu, Elizabeth Chang, "Cloud Computing: Issues and Challenges," aina, pp.27-33, th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications, 2010 [2] Kim, W., Kim, S.D., Lee, E., Lee, S. 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