En esta sección, pondremos en práctica los conceptos aprendidos a lo largo del curso mediante una serie de ejercicios diseñados para reforzar tus habilidades en el diseño y la implementación de arquitecturas de sistemas robustas y escalables. Cada ejercicio incluye una descripción del problema, los requisitos, y una solución detallada.

Diseña una arquitectura de microservicios para una aplicación de comercio electrónico que debe manejar las siguientes funcionalidades:

• Gestión de usuarios
• Catálogo de productos
• Carrito de compras
• Procesamiento de pagos
• Gestión de pedidos

1. Cada funcionalidad debe ser un microservicio independiente.
2. Los microservicios deben comunicarse entre sí de manera eficiente.
3. La arquitectura debe ser escalable y tolerante a fallos.
4. Debe incluir una base de datos adecuada para cada microservicio.
5. Implementar un balanceador de carga para distribuir el tráfico.

Paso 1: Identificación de Microservicios

• Gestión de usuarios: Maneja el registro, autenticación y autorización de usuarios.
• Catálogo de productos: Gestiona la información de los productos disponibles.
• Carrito de compras: Permite a los usuarios agregar y eliminar productos de su carrito.
• Procesamiento de pagos: Maneja las transacciones de pago.
• Gestión de pedidos: Gestiona el estado y el historial de los pedidos.

Paso 2: Comunicación entre Microservicios

• Utilizar REST API para la comunicación síncrona entre microservicios.
• Implementar mensajería asíncrona (por ejemplo, con RabbitMQ) para tareas que no requieren una respuesta inmediata.

Paso 3: Escalabilidad y Tolerancia a Fallos

• Implementar contenedores (Docker) para cada microservicio.
• Utilizar Kubernetes para la orquestación y escalado automático de los contenedores.
• Implementar circuit breakers (por ejemplo, con Hystrix) para manejar fallos en los microservicios.

Paso 4: Bases de Datos

• Gestión de usuarios: Base de datos relacional (por ejemplo, PostgreSQL).
• Catálogo de productos: Base de datos NoSQL (por ejemplo, MongoDB).
• Carrito de compras: Base de datos en memoria (por ejemplo, Redis).
• Procesamiento de pagos: Base de datos relacional (por ejemplo, MySQL).
• Gestión de pedidos: Base de datos relacional (por ejemplo, PostgreSQL).

Paso 5: Balanceador de Carga

• Utilizar NGINX o HAProxy como balanceador de carga para distribuir el tráfico entre los microservicios.

Optimiza el rendimiento de una aplicación web que experimenta tiempos de respuesta lentos y alta latencia durante picos de tráfico.

1. Identificar los cuellos de botella en la aplicación.
2. Implementar técnicas de optimización de rendimiento.
3. Asegurar que la aplicación pueda manejar picos de tráfico sin degradar el rendimiento.

Paso 1: Identificación de Cuellos de Botella

• Utilizar herramientas de monitoreo como New Relic o Datadog para identificar las partes de la aplicación que están causando lentitud.
• Analizar los logs y métricas de rendimiento para encontrar patrones de alta latencia.

Paso 2: Técnicas de Optimización

• Caching: Implementar un sistema de caché (por ejemplo, Redis) para almacenar respuestas frecuentes y reducir la carga en la base de datos.
• Optimización de consultas: Revisar y optimizar las consultas a la base de datos para asegurar que sean eficientes.
• Compresión de recursos: Utilizar compresión (por ejemplo, Gzip) para reducir el tamaño de los recursos enviados al cliente.
• Minificación de archivos: Minificar archivos CSS y JavaScript para reducir el tiempo de carga.

Paso 3: Manejo de Picos de Tráfico

• Autoescalado: Configurar autoescalado en el clúster de Kubernetes para añadir más instancias de la aplicación durante picos de tráfico.
• Balanceo de carga: Asegurarse de que el balanceador de carga esté configurado correctamente para distribuir el tráfico de manera eficiente.

Implementa medidas de seguridad en una aplicación web para proteger los datos de los usuarios y asegurar que solo usuarios autorizados puedan acceder a ciertas funcionalidades.

1. Implementar autenticación y autorización.
2. Proteger los datos sensibles en tránsito y en reposo.
3. Asegurar que la aplicación cumpla con las mejores prácticas de seguridad.

Paso 1: Autenticación y Autorización

• Utilizar OAuth 2.0 para la autenticación y autorización de usuarios.
• Implementar JWT (JSON Web Tokens) para manejar las sesiones de usuario de manera segura.

Paso 2: Protección de Datos

• Encriptación en tránsito: Utilizar HTTPS para asegurar que los datos transmitidos entre el cliente y el servidor estén encriptados.
• Encriptación en reposo: Utilizar técnicas de encriptación (por ejemplo, AES-256) para proteger los datos almacenados en la base de datos.

Paso 3: Mejores Prácticas de Seguridad

• Validación de entradas: Asegurarse de que todas las entradas del usuario sean validadas y sanitizadas para prevenir ataques de inyección SQL y XSS.
• Gestión de sesiones: Implementar políticas de expiración de sesiones y revocación de tokens para asegurar que las sesiones no sean utilizadas de manera indebida.

Estos ejercicios prácticos te han permitido aplicar los conceptos aprendidos en el curso de Arquitecturas de Sistemas. Has diseñado una arquitectura de microservicios, optimizado el rendimiento de una aplicación web y asegurado la seguridad de los datos de los usuarios. Estos ejercicios te preparan para enfrentar desafíos reales en el diseño y la implementación de arquitecturas tecnológicas robustas y escalables.