Arquitectura de software para aplicaciones Web

150 Pages·2011·2.93 MB·Spanish

Centro de Investigacio(cid:19)n y de Estudios
Avanzados
del Instituto Polite(cid:19)cnico Nacional
Unidad Zacatenco
Departamento de Computaci(cid:19)on
Arquitectura de software para aplicaciones Web
Tesis que presenta
Juan Tahuiton Mora
para obtener el Grado de
Maestro en Ciencias en Computaci(cid:19)on
Director de la Tesis
(cid:19)
Dr. Pedro Mej(cid:19)(cid:16)a Alvarez
M(cid:19)exico D.F. Agosto 2011
ii
Agradecimientos
A Dios por ser el arquitecto de mi vida, por sustentarme en cada paso que he
dado a lo largo de mi vida.
A mi esposa Alma por su ayuda, comprensi(cid:19)on y consuelo en los momentos
importantes de mi vida, por ensen~arme a son~ar y a conquistar los suen~os por
dif(cid:19)(cid:16)ciles que parezcan.
A mis padres, Juan Tahuiton y Leonor Mora por su gran amor y apoyo durante
toda mi vida. A mis hermanos Fide, Juanis, Ton~o y Leti por sus consejos.
(cid:19)
Amidirectordetesis,Dr.PedroMej(cid:19)(cid:16)aAlvarezporsuayudaypacienciadurante
la realizaci(cid:19)on de este trabajo de tesis.
A mis revisores de tesis, Dr. Oscar Olmedo Aguirre y Dra. Ana Mar(cid:19)(cid:16)a por sus
invaluables contribuciones a este trabajo de tesis.
A todo el personal del Departamento de Computaci(cid:19)on, en especial a Sof(cid:19)(cid:16)a Reza,
Felipa Rosas y Erika R(cid:19)(cid:16)os por su gran apoyo y compromiso con su trabajo.
A todos mis amigos del CINVESTAV, con quienes pase momentos dif(cid:19)(cid:16)ciles pero
tambi(cid:19)en agradables.
Al Centro de Investigaci(cid:19)on y de Estudios Avanzados del IPN (CINVESTAV-
IPN)porhabermebrindadolaoportunidaddeserformarpartedeunagrandiosa
instituci(cid:19)on.
iii
iv AGRADECIMIENTOS
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnolog(cid:19)(cid:16)a (CONACyT) por otorgarme el
apoyo econ(cid:19)omico para realizar mis estudios de posgrado.
Resumen
La arquitectura de software es una pieza central del desarrollo de sistemas de
software modernos. El objetivo de la arquitectura consiste en desarrollar sistemas
de software grandes de forma e(cid:12)ciente, estructurada y con capacidad de reuso. La
arquitectura forma parte del proceso de disen~o de software el cual tambi(cid:19)en forma
parte del proceso de desarrollo de software que comprende, requerimientos, disen~o,
implementaci(cid:19)on, prueba y mantenimiento.
La investigaci(cid:19)on en esta (cid:19)area es muy reciente y actualmente existen muy pocos
modelos que permiten disen~ar arquitecturas de aplicaciones de software. Debido a
esto, en la presente tesis tenemos como objetivo el desarrollo de un marco gen(cid:19)erico
para de(cid:12)nir la arquitectura de un sistema de software basado en Web.
Los sistemas de software basados en Web han tenido un gran auge en la u(cid:19)ltima
d(cid:19)ecada. Sus principales aplicaciones, los sistemas de comercio electr(cid:19)onico y las redes
sociales han visto un crecimiento notable debido tambi(cid:19)en a la mejora de las tecno-
log(cid:19)(cid:16)as de Internet, de c(cid:19)omputo distribuido, de los lenguajes basados en objetos y las
arquitecturas de hardware.
En el presente trabajo de tesis se presenta una arquitectura de software para
aplicaciones Web en donde se sigue un proceso de ingenier(cid:19)(cid:16)a de software. En este
desarrollo, la arquitectura se descompone mediante distintas vistas o enfoques tales
como, la vista l(cid:19)ogica, la vista de procesos, la vista de desarrollo, la vista f(cid:19)(cid:16)sica y la
vista de seguridad. Cada vista, en esta tesis, se desarrolla mediante el lenguaje de
modelado uni(cid:12)cado UML.
v
vi RESUMEN
Adem(cid:19)as de presentar la arquitectura gen(cid:19)erica de un sistema en Web, en esta
tesis presentamos un caso de estudio en el cual se utiliza la arquitectura gen(cid:19)erica
desarrollada para modelar la aplicaci(cid:19)on.
Abstract
Software architecture is a central part of the development of modern software
systems. The purpose of software architecture is to develop large software systems in
an e(cid:14)cient and structured fashion capable reuse. Software architecture is a part of
the software design process which is included as in the software development process.
Thisprocessincludesrequirements,design,implementation,testingandmaintenance.
Research in this area is very recent and currently there are very few models to
design software applications architectures. Because of this, in this thesis we aim to
develop a generic framework for de(cid:12)ning the architecture of Web-based software.
Web-based software systems have boomed in the last decade. Their main appli-
cations, e-commerce systems and social networks, have seen signi(cid:12)cant growth due
alsototheimprovementofInternettechnologies,distributedcomputing, object-based
languages and hardware architectures.
In this thesis we introduce a software architecture for Web applications according
to a well de(cid:12)ned software engineering process. In our development the architecture
is broken down by di(cid:11)erent views or approaches such as the logical view, the process
view, the development view, the physical view and the security view. Each view, this
thesis is developed using the uni(cid:12)ed modeling language UML.
Besides presenting the general architecture of a Web system, in this thesis we
present a case study in which the generic architecture is used to model the application
developed.
vii
viii ABSTRACT
(cid:19)
Indice general
Agradecimientos
III
Resumen
V
Abstract
VII
(cid:19)Indice de (cid:12)guras
XI
(cid:19)Indice de tablas
XIV
1. Introducci(cid:19)on 1
1.1. Motivacio(cid:19)n y Justi(cid:12)caci(cid:19)on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2. Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3. Objetivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4. Organizaci(cid:19)on de la tesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2. Ingenier(cid:19)(cid:16)a de Software 7
2.1. Modelos de la ingenier(cid:19)(cid:16)a de software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2. Ciclo de vida del software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1. Obtenci(cid:19)on y an(cid:19)alisis de requerimientos . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.2. Disen~o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.3. Desarrollo del software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.4. Validacio(cid:19)n del software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.5. Instalaci(cid:19)on del software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.6. Evoluci(cid:19)on del software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3. Trabajos relacionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3.1. Transferencia de Estado Representacional (REST) . . . . . . . 22
2.3.2. Recuperaci(cid:19)on de la arquitectura de software de aplicaciones Web 22
2.4. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3. Aplicaciones Web 25
3.1. De(cid:12)nici(cid:19)on de una aplicaci(cid:19)on Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2. Taxonom(cid:19)(cid:16)a de aplicaciones Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.3. Vistas arquitect(cid:19)onicas de una aplicaci(cid:19)on Web . . . . . . . . . . . . . . 27
3.3.1. Vista l(cid:19)ogica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
ix
x (cid:19)INDICE GENERAL
3.3.2. Vista de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.3.3. Vista f(cid:19)(cid:16)sica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.3.4. Vista de desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3.5. Vista de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.4. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4. Arquitectura de software para aplicaciones Web 39
4.1. P(cid:19)aginas Web y aplicaciones Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2. Patrones de disen~o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.3. Patrones de Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.3.1. Patr(cid:19)on multicapa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.3.2. Patr(cid:19)on modelo vista controlador . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.4. Arquitectura gen(cid:19)erica para aplicaciones Web . . . . . . . . . . . . . . 52
4.5. Lenguaje de modelado uni(cid:12)cado (UML) . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.6. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5. Caso de estudio 67
5.1. El desarrollo de aplicaciones Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.2. Caso de estudio: Sistema de Administraci(cid:19)on Escolar (SAE) . . . . . 68
5.3. Obtenci(cid:19)on de requerimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.3.1. Requerimientos del usuario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.3.2. Requerimientos del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.4. Especi(cid:12)caci(cid:19)on de los requerimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.5. Requerimientos no funcionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.6. Escenarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.6.1. Diagramas de casos de uso del administrador. . . . . . . . . . 87
5.6.2. Diagramas de secuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.6.3. Diagramas de casos de uso del coordinador acad(cid:19)emico . . . . . 93
5.6.4. Diagramas de secuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.6.5. Diagramas de casos de uso del Personal Administrativo . . . . 97
5.6.6. Diagramas de secuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
5.6.7. Diagramas de casos de uso del Alumno . . . . . . . . . . . . . 101
5.6.8. Diagramas de secuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.7. Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.7.1. Vista L(cid:19)ogica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
5.7.2. Vista de Procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
5.7.3. Vista de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.7.4. Vista de Desarrollo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.7.5. Vista F(cid:19)(cid:16)sica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.8. Resumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6. Conclusiones y Trabajo Futuro 127
6.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.2. Trabajo Futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129