Models de computació híbrids. IaaS, PaaS i SaaS

Enunciat oficial. Models de computació híbrids. Models de servei IaaS, PaaS, SaaS. Núvols públics, privats, híbrids i multicloud.

1. La definició del NIST

NIST SP 800-145 (SP: Special Publication) — The NIST Definition of Cloud Computing: model que permet un accés ubic, convenient i sota demanda a través de la xarxa a un conjunt compartit de recursos informàtics configurables —xarxes, servidors, emmagatzematge, aplicacions i serveis— que es poden proveir i alliberar ràpidament amb un esforç mínim de gestió o d'interacció amb el proveïdor del servei.

Les cinc característiques essencials

1. Autoservei sota demanda (on-demand self-service): l'usuari provisiona capacitat unilateralment, sense interacció humana amb el proveïdor.
2. Accés ampli per xarxa (broad network access): disponible per la xarxa amb mecanismes estàndard, des de qualsevol tipus de client.
3. Agrupació de recursos (resource pooling): els recursos del proveïdor s'agrupen per servir múltiples consumidors en model multiinquilí (multi-tenant), assignats i reassignats dinàmicament; el client no coneix ni controla la ubicació exacta, encara que en pot especificar el nivell —país, regió, CPD (Centre de Processament de Dades)—.
4. Elasticitat ràpida (rapid elasticity): les capacitats es proveeixen i alliberen elàsticament, a vegades automàticament, i al consumidor li semblen il·limitades.
5. Servei mesurat (measured service): l'ús es mesura, controla i informa automàticament, amb transparència per a totes dues parts. És el que fa possible el pagament per ús.

Aquestes cinc són les que es pregunten. No en són característiques la «seguretat garantida», la «ubicació física coneguda» ni el «cost sempre inferior».

1.1 Núvol, clúster i graella: paradigmes veïns, no sinònims

Un clúster de computació (cluster computing) és un conjunt de màquines individuals que treballen amb les seves capacitats individuals per executar un treball de càlcul col·lectiu: cada node hi aporta la seva CPU (Central Processing Unit) i memòria per a una sola tasca compartida, típicament de càlcul científic o d'alt rendiment. No té les característiques essencials del núvol —no és autoservei sota demanda ni serveix múltiples clients de manera elàstica i mesurada—, encara que sovint s'hi confon. La graella (grid computing) hi afegeix la distribució dels recursos entre institucions i ubicacions diferents, coordinades per resoldre una mateixa tasca.

2. Els tres models de servei

Els tres models responen sempre a la mateixa pregunta: on es talla la pila, és a dir, fins on arriba el que gestiona el proveïdor i què li queda al client. Com més amunt talla el proveïdor, menys feina d'administració té el client —i menys marge per configurar el que hi ha a sota—. IaaS li deixa el sistema operatiu cap amunt; PaaS li deixa només el codi i les dades; SaaS no li deixa ni el codi. No hi ha cap tall que sigui millor: n'hi ha un que encaixa amb cada cas d'ús (§4.1).

Definicions literals que cauen:

• IaaS: la modalitat en què l'usuari és responsable del sistema operatiu i de totes les dades, les aplicacions, el middleware i els temps d'execució, i el proveïdor li dona accés i administra la xarxa, els servidors, la virtualització i l'emmagatzematge que sigui necessari. També: el model que proporciona recursos d'infraestructura sota demanda —computació, emmagatzematge i xarxes— però deixa al client la gestió del sistema operatiu i del programari.
• PaaS: el proveïdor aporta tot l'entorn de desenvolupament, prova, preproducció i execució; el client només hi posa el codi i les dades. És la resposta correcta quan l'escenari diu que l'equip de desenvolupament no pot assumir tasques d'infraestructura i cal sortir a temps: amb PaaS no cal administrar servidors ni sistemes operatius.
• SaaS: aplicació acabada oferta com a servei; el client només configura i posa dades. Dropbox, Microsoft 365 i Salesforce en són exemples. També ho és contractar l'accés a un sistema de gestió d'actius en format de pagament per ús, per exemple per un nombre màxim d'usuaris simultanis.

Categories derivades: CaaS (contenidors), FaaS/serverless (funcions), DBaaS (bases de dades), DaaS (escriptori), STaaS (emmagatzematge), XaaS (qualsevol cosa com a servei).

Responsabilitat compartida — el concepte que més s'oblida: la responsabilitat sobre la seguretat es reparteix entre proveïdor i client segons el model, però la responsabilitat jurídica sobre les dades continua sent sempre del client, que és el responsable del tractament (RGPD) i el titular del servei públic. Regla mnemotècnica: el proveïdor és responsable de la seguretat del núvol; el client, de la seguretat en el núvol.

3. Els models de desplegament

Mentre que els models de servei diuen qui gestiona què, els de desplegament diuen qui pot fer servir la infraestructura. Els quatre del NIST es distingeixen per l'abast d'aquest ús —una sola organització, una comunitat, tothom, o una combinació lligada de les anteriors—, no per la ubicació física: aquesta confusió és la que el tribunal explota.

Definicions que es pregunten literalment:

• Núvol híbrid: quan una organització té allotjats els seus sistemes d'informació en proveïdors externs i també en els seus propis CPD, amb interoperació entre tots dos entorns. La característica imprescindible perquè una infraestructura sigui híbrida és precisament aquesta: la combinació d'infraestructura pròpia i externa amb integració i portabilitat de dades i càrregues entre elles. No n'hi ha prou d'usar tots dos entorns per separat i sense connexió.
• Multinúvol (multicloud): ús de serveis de diversos proveïdors de núvol públic. Multinúvol ≠ híbrid: es pot ser multinúvol sense tenir res propi, i híbrid amb un sol proveïdor. La diferència no és quants núvols hi ha, és si estan integrats: l'híbrid exigeix que les dades i les càrregues puguin passar d'un entorn a l'altre; el multinúvol es pot fer amb quatre proveïdors que no es parlin entre ells. Aquesta és la distinció que més cau.
• Un núvol privat pot estar allotjat a casa d'un tercer: el que el defineix és l'exclusivitat d'ús, no la ubicació. Del comunitari el separa quantes organitzacions el poden fer servir —una contra unes quantes amb interessos comuns—, i del públic, que aquest està obert a qualsevol client sense relació amb els altres. Els tres poden estar a la mateixa nau: la ubicació no distingeix cap dels tres.

Motivacions de l'híbrid: dades o càrregues que no poden sortir per raons legals o de sobirania, sistemes heretats no migrables, inversió ja feta en CPD, latència, i cloud bursting (absorbir pics de demanda al núvol públic mantenint la base a casa).

Elements tècnics de l'híbrid: connectivitat dedicada (AWS (Amazon Web Services) Direct Connect, Azure ExpressRoute, Google Cloud Interconnect) o VPN (Virtual Private Network); identitat federada; xarxa i adreçament coherents; Kubernetes com a capa d'abstracció comuna; i solucions de núvol estès al CPD del client (Azure Stack, AWS Outposts, Google Anthos, OpenShift).

4. Beneficis, riscos i decisió

Beneficis: elasticitat, pagament per ús, rapidesa de provisió, accés a serveis gestionats i a tecnologia que no es podria operar internament, resiliència multizona, i conversió de CAPEX (Capital Expenditure: inversió amortitzable en actius que es compren una vegada) en OPEX (Operating Expenditure: despesa corrent que es paga mentre dura el servei). No és un estalvi automàtic —el mateix consum pot sortir més car—: el que canvia és quan es paga i de quin capítol surt; l'anàlisi econòmica de la decisió es fa al tema 3.

Riscos:

• Bloqueig de proveïdor (vendor lock-in): serveis propietaris, formats no exportables i costos d'egress. Mitigació: estàndards oberts, Kubernetes, OpenTelemetry, dades en formats oberts, i exigir la reversibilitat al plec.
• Cost descontrolat si no hi ha FinOps → tema 27. La despesa al núvol es genera cada hora, així que només es controla amb monitoratge continu del consum: revisar la factura un cop l'any, o contractar serveis dedicats per «tenir-ho tancat», arriben tard i encareixen.
• Pèrdua d'integritat, confidencialitat o disponibilitat de les càrregues allotjades a l'exterior. La integritat és que les dades no siguin alterades ni corrompudes sense autorització; al núvol el risc no ve tant del client com de l'entorn on aterren les dades: els recursos són compartits entre organitzacions (resource pooling, §1) i queden dins d'infraestructures de seguretat més complexes que el client no controla ni pot auditar directament. Aquesta última formulació és la que el tribunal ha donat per correcta quan ha preguntat a què fa referència el risc de pèrdua d'integritat: no l'apunta a la dificultat d'intercanviar dades amb altres proveïdors (això és bloqueig), ni a la ubicació dels servidors i la normativa aplicable (això és sobirania), ni al canvi de subencarregats durant el contracte.
• Dependència de la connectivitat i de la disponibilitat del proveïdor.
• Sobirania i jurisdicció de les dades → tema 60.
• Configuració incorrecta: la causa número u dels incidents al núvol (cubells oberts, permisos excessius, ports exposats). És responsabilitat del client.
• Shadow IT (Information Technology): qualsevol targeta de crèdit obre un compte.

Elasticitat vs escalabilitat: l'escalabilitat és la capacitat de créixer; l'elasticitat és fer-ho automàticament i en tots dos sentits segons la demanda, i alliberar el recurs quan ja no cal. Tota elasticitat és escalabilitat; no a l'inrevés: un sistema que només sap créixer, o que necessita una intervenció manual per fer-ho, és escalable i no elàstic. L'avantatge que ofereixen els proveïdors amb l'elasticitat en l'aprovisionament és que el client pot aprovisionar els recursos en funció de les seves necessitats de manera instantània, pagant només pel que s'utilitza i sense sobredimensionar per al pic: no cal informar el proveïdor per endavant dels aprovisionaments futurs —seria el contrari de l'autoservei sota demanda (§1)— ni el moviment és d'un sol sentit.

Escalat vertical (més recursos a la mateixa instància: té un sostre físic i sol exigir aturar el servei) davant d'horitzontal (més instàncies darrere d'un balancejador). El núvol premia l'horitzontal, que és l'únic que permet elasticitat de veritat.

Absorbir un pic de trànsit sense marge de temps: és el mateix escenari que decanta cap a PaaS quan cal sortir a temps sense assumir infraestructura (§2) — un lloc web perquè la ciutadania es descarregui dades, amb una campanya de comunicació imminent i un creixement exponencial de visites previst però no quantificat. La mesura més ràpida d'implementar per garantir que el servei ho aguanta és contractar una CDN (Content Delivery Network, xarxa de distribució de continguts) al núvol: replica el contingut a punts de presència distribuïts geogràficament, prop de qui el demana, i absorbeix el gruix del trànsit abans que arribi a l'origen. Escalar un sol servidor al màxim té un sostre físic (escalat vertical); balancejar-lo no serveix si no hi ha rèpliques darrere; i una CDN on-premise no dona l'abast geogràfic ni es desplega en pocs dies.

4.1 Criteris de selecció del model segons el cas d'ús

No hi ha un model millor: hi ha el que encaixa amb el que demana el cas. Les preguntes que el decideixen són poques i sempre les mateixes.

Quin model de servei. La pregunta és quanta pila vol —i pot— administrar el client:

Quin model de desplegament. La pregunta és qui pot fer servir la infraestructura i què impedeix que les dades surtin:

Criteris transversals, per desempatar quan més d'un model val: el cost total i no només la factura mensual (migració, sortida, formació, egress); la reversibilitat i portabilitat que es puguin exigir al plec; la latència cap a on són els usuaris i els sistemes que hi parlen; i quina part de la responsabilitat compartida pot assumir de debò l'organització —un SaaS no elimina la seva responsabilitat sobre les dades, només la del que hi ha a sota (§2)—.

5. Al sector públic

• ENS: els serveis de núvol han de ser conformes amb l'Esquema Nacional de Seguretat; el CCN (Centro Criptológico Nacional) publica el perfil de compliment específic per a serveis al núvol i guies de la sèrie CCN-STIC (Seguridad de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) 800 (la 823 sobre utilització de serveis al núvol). El client ha de verificar la conformitat del proveïdor i assumir la part que li correspon de la responsabilitat compartida.
• RGPD: el proveïdor és encarregat del tractament; cal el contracte de l'RGPD, art. 28, l'anàlisi de subencarregats, la ubicació del tractament i les transferències internacionals (RGPD, art. 44 i següents) → tema comú 16.
• LCSP: la contractació de serveis al núvol ha de preveure reversibilitat, portabilitat de dades, propietat de les dades, nivells de servei i penalitats, auditoria i sortida.
• Data Act (Data Act): obliga els proveïdors a facilitar el canvi de proveïdor i a eliminar progressivament les tarifes de canvi.
• Pressupost: el pas a OPEX trasllada despesa del capítol 6 al capítol 2, amb l'impacte pressupostari corresponent → tema 27.
• Sobirania digital: la Mesura de digitalització oberta exigeix valorar el control sobre les dades i la infraestructura, i preferir programari lliure i estàndards oberts.

Claus d'examen

• Un supòsit que descriu urgència, equip que no pot assumir infraestructura i sortida a temps en el núvol públic demana PaaS, no IaaS (TS-TIC 2021 practica, s4-p020).
• El mateix supòsit, quan després pregunta com aguantar un creixement exponencial de visites amb poc marge de temps, demana una CDN al núvol: ni escalar un sol servidor, ni balancejar-lo sense rèpliques, ni una CDN on-premise (TS-TIC 2021 practica, s4-p028).
• Clúster de computació ≠ núvol: la definició que cau és «màquines individuals que uneixen les seves capacitats per a un treball de càlcul col·lectiu», sense autoservei ni elasticitat multiclient (TS-TIC 2021 especific, s0-p015).
• L'híbrid ha caigut tres vegades i sempre pel mateix: el que el defineix és la composició de dues o més infraestructures diferents que interoperen —CPD propi i proveïdor extern—, mai qui les gestiona, ni el consum energètic del CPD, ni un model de servei concret (TS-TIC 2018 especific, s0-p014; TS-TIC 2025 especific, s0-p066; TS-TIC 2025 practica, s4-p013).
• Risc de pèrdua d'integritat al núvol: l'opció correcta el lliga als recursos compartits entre organitzacions i a infraestructures de seguretat més complexes, no a la dificultat d'intercanviar dades amb altres proveïdors (bloqueig) ni a la ubicació dels servidors (sobirania) (TS-TIC 2023 especific, s0-p014).
• Elasticitat: l'afirmació certa és que el client aprovisiona de manera instantània segons les seves necessitats. Els distractors la neguen o la deixen coixa —només augmentar, o haver d'avisar el proveïdor per endavant— (TS-TIC 2023 especific, s0-p081).

Per recordar

• Cinc característiques essencials (NIST): autoservei sota demanda, accés ampli per xarxa, agrupació de recursos, elasticitat ràpida i servei mesurat.
• IaaS: el client gestiona SO (Sistema Operatiu), middleware, aplicacions i dades; el proveïdor, xarxa, servidors, virtualització i emmagatzematge.
• PaaS: el proveïdor aporta tot l'entorn de desenvolupament i execució; el client només codi i dades. És la resposta quan l'equip no pot assumir infraestructura.
• SaaS: aplicació acabada. Dropbox i Microsoft 365 en són exemples.
• Quatre models de desplegament: privat, comunitari, públic i híbrid.
• Híbrid = sistemes propis en CPD propi i en proveïdors externs, amb interoperació entre tots dos. Multinúvol = diversos proveïdors públics, integrats entre ells o no. No són el mateix.
• Un núvol privat es defineix per l'ús exclusiu, no per la ubicació.
• Responsabilitat compartida: el proveïdor respon de la seguretat del núvol; el client, de la seguretat en el núvol — i sempre de les dades.
• La causa número u dels incidents al núvol és la configuració incorrecta del client.
• Elasticitat = ajustar automàticament la capacitat a la demanda, en tots dos sentits, i pagar només l'usat; escalabilitat = només poder créixer. Tota elasticitat és escalabilitat, no a l'inrevés.
• Clúster de computació: màquines individuals que uneixen les seves capacitats per a un sol treball de càlcul col·lectiu. No és núvol: li falten l'autoservei i l'elasticitat multiclient.
• Davant un pic de trànsit imprevisible i poc marge de temps, la resposta ràpida és una CDN al núvol, no ampliar un sol servidor (escalat vertical, amb sostre físic) ni un CDN on-premise.