Cripto-Nube: integración de computación en la nube
y blockchain en sectores empresariales: Systematic Literature Review
Miguel Joseph Rodríguez Veliz
Universidad Técnica de Manabí, UTM
Portoviejo, Manabí, Ecuador
Jerimy Isaac Moreira Alcivar
Universidad Técnica de Manabí, UTM
Rocafuerte, Manabí, Ecuador
DOI: https://doi.org/10.56124/encriptar.v8i15.013
Resumen
Esta
investigación analiza la convergencia de la computación en la nube y blockchain,
denominada en esta investigación como "Cripto-Nube", y su impacto en
los entornos empresariales. La combinación de estas tecnologías ofrece mejoras
en seguridad, transparencia y cumplimiento de normativas, como el Reglamento
General de Protección de Datos (GDPR). Además, introduce innovaciones como las
redes definidas por software (SDN) y la computación en la niebla y en el borde,
que optimizan la eficiencia y el procesamiento de datos en tiempo real. El
estudio utilizó la metodología PRISMA para realizar una revisión sistemática de
la literatura. Las preguntas de investigación se centraron en cómo la
integración de blockchain y la computación en la nube mejora los entornos
empresariales, cuáles son las mejores prácticas para su implementación y las
dificultades asociadas. Entre los beneficios identificados se encuentran la
mejora en la seguridad, la trazabilidad y la gestión de datos en sectores como
la agricultura, la manufactura, las finanzas y las cadenas de suministro. Las
mejores prácticas incluyen el uso de arquitecturas híbridas que combinan
blockchain con computación en la niebla y el borde para optimizar el
rendimiento. Sin embargo, se destacaron desafíos como la latencia y el bloqueo
de proveedor, que complican la implementación de servicios basados en
blockchain y computación en la nube. Finalmente, Cripto-Nube puede transformar
los entornos empresariales, mejorando la competitividad y la eficiencia de las
operaciones. Este trabajo ofrece una base para investigaciones futuras que
deseen explorar cómo implementar y optimizar esta convergencia tecnológica en
diversos sectores empresariales.
Palabras
clave: Cripto-Nube; Blockchain;
Computación en la Nube; Escalabilidad; Seguridad.
Crypto-Cloud: Integration of Cloud Computing and Blockchain in Business
Sectors: Systematic Literature Review
ABSTRACT
This
research analyzes the convergence of blockchain technology and cloud computing,
referred to in this study as "Crypto-Cloud," and its impact on
business environments. The combination of these technologies offers
improvements in security, transparency, and regulatory compliance, such as with
the General Data Protection Regulation (GDPR). Additionally, it introduces
innovations like Software-Defined Networks (SDN), fog computing, and edge
computing, which optimize efficiency and enable real-time data processing. The
study employed the PRISMA methodology to conduct a systematic literature
review. The research questions focused on how the integration of blockchain and
cloud computing enhances business environments, the best practices for
implementation, and the associated challenges. Identified benefits include
enhanced security, traceability, and data management in sectors such as
agriculture, manufacturing, finance, and supply chains. Best practices include
the use of hybrid architectures that combine blockchain with fog and edge
computing to optimize performance. However, challenges such as latency and
vendor lock-in complicate the implementation of blockchain and cloud-based
services. Ultimately, Crypto-Cloud can transform business environments,
enhancing the competitiveness and efficiency of operations. This work provides
a foundation for future research aimed at exploring how to implement and
optimize this technological convergence in various business sectors.
Keywords:
Crypto-Cloud; Blockchain; Cloud Computing; Scalability; Security.
1. Introducción
La aplicación del uso
de blockchain en conjunto con la computación en la nube presenta una gran
oportunidad en el aumento de la competitividad y eficiencia en las operaciones
de negocios de las empresas. Esta tecnología no solo ofrece ventajas en términos
de seguridad y transparencia, sino que también es esencial para cumplir
normativas de protección de datos tales como el Reglamento General de
Protección de Datos (GDPR). Este reglamento es la causa fundamental para el uso
de la integración de la computación en la nube y la tecnología blockchain en
los estudios (Ahmad & Aujla, 2023; Llanos et al., 2023). La integración
descrita como Cripto-Nube también nos ofrece consigo ventajas tecnológicas,
como las redes definidas por software (SDN). Las SDN son utilizadas en los
estudios de (Rahman et al., 2022; Golightly et al., 2023; Rahman et al., 2021)
para optimizar la gestión de recursos y eficiencia de red. Las SDN se mencionan
como un punto de partida para el estudio de las redes 6G (Hasan et al., 2024). La
descentralización que conlleva el uso de la tecnología blockchain trae
diferentes ramas de aplicación para la computación en la nube, tales como la
computación en la niebla, mencionada en las investigaciones de (Martinez et
al., 2022; Núñez et al., 2022; El Haddouti & El Kettani, 2022; Cai et al.,
2022). También aparece la computación al borde, la cual es mencionada en los
trabajos investigativos de (Cai et al., 2022; Han et al., 2023; Sakthi &
DafniRose, 2022; Saha et al., 2023), estas dos ramas de la computación en la
nube son frecuentemente utilizadas en convergencia con blockchain. El aporte principal de esta investigación
radica en ofrecer una visión integral y actualizada sobre la integración de la
tecnología blockchain y la computación en la nube en entornos empresariales.
Esta investigación se centró en analizar la convergencia de la tecnología
blockchain y la computación en la nube refiriéndonos a ella como “Cripto-Nube”.
Se basó en analizar cómo la integración de estas dos tecnologías ayuda a los
entornos empresariales de distintos lugares del mundo.
1.1. Innovaciones
Tecnológicas: Computación en la Nube, IoT, y Blockchain
En la era digital actual, la computación en la nube ha revolucionado la
manera en que las organizaciones y usuarios acceden a los servicios
informáticos, permitiendo la provisión de recursos a través de internet sin
necesidad de infraestructura física local. La computación en la nube está
compuesta por servicios como IaaS, PaaS y SaaS (Cloud, 2011), lo que ha
facilitado el manejo eficiente de grandes volúmenes de datos y el desarrollo
ágil de aplicaciones. Paralelamente, el Internet de las Cosas (IoT) ha facilitado
la interconexión de dispositivos cotidianos, generando grandes cantidades de
datos y demandando nuevas estrategias para su gestión y seguridad (Kotel et
al., 2023; Rahman et al., 2021). Para optimizar el procesamiento de estos
datos, surgieron conceptos como la computación en la niebla y la computación en
el borde (Resul & Muhammad, 2023). En las Figuras 1 se presentan las
estructuras de la computación en la niebla y en el borde.
Figura
1. Esquema de la computación en la niebla a la
izquierda y de la computación en el borde a la derecha.
Fuente: Resul
& Muhammad (2023).
Estas
tecnologías extienden los recursos de la nube hacia los dispositivos finales,
permitiendo un procesamiento más rápido y en tiempo real (Samaniego et al.,
2016; Wan et al., 2022). Son cruciales para aplicaciones que requieren baja
latencia, como los vehículos autónomos y la monitorización de la salud (Saha et
al., 2023; Han et al., 2023). Finalmente, el uso de blockchain como tecnología
descentralizada ha demostrado su potencial para asegurar la integridad de los
datos (Yadav et al., 2022; Arévalo et al., 2020). Su implementación a través
del modelo Blockchain como Servicio (BaaS) facilita su adopción a gran escala
(Cai et al., 2022; Singh & Michels, 2018; Weilin et al., 2019). La Figura 2
ilustra el trabajo del que se encarga un proveedor de un servicio BaaS.
Figura
2. Funcionamiento de un servicio BaaS.
Fuente: Weilin
et al. (2019).
1.2. Preguntas
de investigación
Las preguntas de investigación que guían esta revisión son: P1. ¿Cómo la
integración de la computación en la nube y la tecnología blockchain puede
mejorar los entornos empresariales? P2. ¿Qué estudios previos relacionados
exploran prácticas de integración de la computación en la nube y la tecnología
blockchain? P3. ¿Cuáles son las mejores prácticas usadas para la integración de
la computación en la nube y la tecnología blockchain? P4. ¿Cuáles son las
dificultades específicas que surgen al implementar la computación en la nube y
la tecnología blockchain?
A continuación, se presenta una organización del documento que describe
el desarrollo de esta revisión, basada en la metodología PRISMA, el cual
establece los siguientes apartados: introducción, metodología, resultados,
discusión y conclusiones.
2. Metodología
Se realizó una revisión sistemática de la
literatura basada en las etapas de la metodología PRISMA 2020, que incluye una
lista de 27 elementos para guiar el informe de revisiones sistemáticas. Más
información en http://www.prisma-statement.org/
2.1. Planificación
En la etapa de
planificación se organizaron los pasos: objetivo de búsqueda, preguntas de
investigación y criterios de inclusión y exclusión. El objetivo principal de
esta revisión fue identificar estudios que integran computación en la nube y
blockchain en entornos empresariales. Para este propósito, se definieron cuatro
preguntas de investigación. Estas preguntas, junto a sus motivaciones, se
presentan en la Tabla 1.
Tabla 1.
Preguntas de investigación de revisión sistemática de la literatura.
|
Preguntas de
Investigación |
Resultados esperados |
|
P1. ¿Cómo la
integración de la computación en la nube y la tecnología blockchain puede
mejorar los entornos empresariales? |
Obtener información
de la aplicación de Cripto-Nube en entornos empresariales. |
|
Identificar
características útiles para integrar blockchain y computación en la nube. |
|
|
Examinar
técnicas eficientes del uso de Cripto-Nube. |
|
|
P4: ¿Cuáles
son las dificultades específicas que surgen al implementar la computación en
la nube y la tecnología blockchain? |
Identificar
las dificultades de integrar blockchain y computación en la nube. |
Se establecieron
criterios de inclusión y exclusión con el fin de garantizar que los estudios y
documentos seleccionados sean relevantes y de alta calidad. Para este análisis
sobre la implementación de tecnologías blockchain y computación en la nube en entornos
empresariales, se consideraron los criterios descritos en la Tabla 2.
Tabla 2.
Criterios de inclusión y exclusión.
|
Criterios de
inclusión |
Criterios de
exclusión |
|
Documentos
que aborden practicas exitosas y dificultades en la implementación de
tecnologías blockchain y la computación en la nube en entornos empresariales. |
Documentos
desactualizados o que no cumplan con los estándares académicos y de
investigación. |
|
Estudios
relacionados con la integración de la computación en la nube y la tecnología
blockchain. |
Estudios no
relacionados directamente con la integración de la computación en la nube y
la tecnología blockchain. |
|
Investigaciones
publicadas en los últimos cinco años para asegurar relevancia y actualización
de la información. |
Investigaciones
que no aborden el ámbito empresarial o no proporcionen información relevante. |
2.2. Búsqueda y selección
La fase de búsqueda y
selección inició definiendo términos enfocados en la integración de blockchain
y computación en la nube, así como su uso en entornos empresariales. Se
estableció un grupo de artículos preliminares que sirvieron como base para
normalizar e identificar términos frecuentes para la construcción de cadenas de
búsqueda candidatas. Los términos incluidos fueron: Blockchain, computación en
la nube y entornos empresariales. Como resultado, se definió la cadena de
búsqueda: blockchain AND cloud computing AND business environment. La Tabla 3
presenta las bases de datos utilizadas en la revisión junto con la cadena de
búsqueda aplicada.
Tabla 3.
Cadena de búsqueda aplicada en las fuentes de información.
|
No. |
Bases de datos |
Formato de cadena de investigación |
|
1 |
PubMed |
(blockchain) AND
(cloud computing) AND (business environment) |
|
2 |
IEEE Xplore |
(blockchain) AND
(cloud computing) AND (business environment) |
|
3 |
Science Direct |
(blockchain) AND
(cloud computing) AND (business environment) |
|
4 |
Scopus |
(blockchain) AND
(cloud computing) AND (business environment) |
|
5 |
Mendeley |
(blockchain) AND
(cloud computing) AND (business environment) |
La fase de identificación permitió recopilar estudios de las bases de datos seleccionadas para la búsqueda. Estos estudios fueron evaluados en función de los criterios de inclusión y exclusión previamente establecidos. Se realizó una lectura preliminar de los documentos y se evaluó su contenido.
Los estudios fueron sometidos a un proceso de evaluación de calidad, considerando el enfoque general y su contribución a esta investigación. Este análisis permitió identificar elementos estructurales que cumplen con los estándares requeridos para el desarrollo del estudio.
2.3. Extracción de información
En la etapa de extracción
de información se incluyeron 3 criterios: propósito del estudio, análisis de
resultados, técnicas utilizadas. La Tabla 4 describe detalladamente cada uno de
los criterios mencionados.
Tabla 4.
Descripción de los criterios de extracción de información.
|
Criterios |
Descripción |
|
C1.
Propósito del estudio |
Identificar el propósito de la investigación y su
relación con el enfoque del SLR. |
|
C2.
Análisis de resultados |
Detectar casos de uso relacionados en diversos
contextos de aplicación. |
|
C3. Técnicas
utilizadas |
Identificar las técnicas empleadas en los
diferentes entornos existentes. |
3. Resultados y
Discusión
En cuanto a los resultados de la búsqueda y selección de artículos, en la fase de identificación, se procesaron inicialmente 1622 estudios. Tras eliminar 11 estudios duplicados y 1525 estudios mediante herramientas de filtrado de las bases de datos, se procedió a evaluar 67 estudios mediante la lectura de títulos, resúmenes y palabras clave. En la fase de evaluación, se analizaron 67 estudios a partir de la lectura del texto completo, de los cuales 5 artículos fueron excluidos por la ausencia de aplicación de técnicas que integraron Cripto-Nube. En la fase de inclusión, se culminó con 54 artículos incluidos en el SLR, que permitieron responder a las preguntas de investigación. La Figura 3 resume los resultados obtenidos durante el proceso de búsqueda y selección de los artículos.
Figura
3. Diagrama de flujo de la búsqueda y selección
de artículos.
3.1. Análisis
de la calidad de los estudios
En esta sección se presentan los resultados de la evaluación del texto
completo incluido en el SLR. El número de artículos obtenidos fue de 54. En la
figura 4 se pueden apreciar los porcentajes obtenidos en la revisión.
Figura
4. Texto completo incluido en SLR, por bases de
datos.
La Figura 5 muestra el número de estos estudios por año de publicación,
donde se aprecia un claro aumento del interés por este tipo de enfoque de
integración entre la computación en la nube y blockchain, Cabe destacar que la
recolección de información culminó en marzo de 2024.
Figura
5. Texto completo incluido en SLR, por año de
publicación.
3.2. Discusión
En total, se encontraron 54 artículos que cumplieron con los criterios de
inclusión, además de discutir y tomar como referencia la experiencia de los
autores en entornos donde la integración de blockchain y computación en la nube
se haya utilizado de manera eficiente.
3.3. Contribuciones
La primera pregunta de investigación plantea lo siguiente: P1: ¿Cómo la
integración de la computación en la nube y la tecnología blockchain puede
mejorar los entornos empresariales? Los hallazgos de diferentes estudios
revelan mejoras en seguridad, transparencia e integridad en estos entornos
mediante el uso de Cripto-Nube. En la Tabla 5 se aprecian detalladamente los
entornos en los cuales se utilizó la integración de computación en la nube y blockchain en los estudios.
Tabla 5.
Entornos empresariales y sus mejoras de acuerdo a los estudios examinados.
|
Entornos |
Mejoras |
|
|
(Bhutta & Ahmad, 2021; Oliveira et al., 2023;
Sakthi & DafniRose, 2022; Kotel et al., 2023; Usman et al., 2024;
Raimundo & Rosário, 2022) |
Agricultura |
Almacenamiento, seguridad |
|
(Volpe et al., 2022; Thakur
et al., 2023; Eljak et al., 2023; Oktian et al., 2022; Mannayee &
Ramanathan, 2023) |
Manufactura |
Seguridad, comunicación, rendimiento |
|
(Nguyen et al., 2024; Mani et al, 2022; He et
al., 2024; Li et al., 2021) |
Cadena de suministro |
Gestión de datos, identificar falsificaciones,
trazabilidad, seguridad |
|
(Song et al., 2022; Thach et al., 2021; Abrahams
et al., 2024; Mbaya et al., 2023; Sitalakshmi & Ramanathan, 2019) |
Finanza |
Confianza, seguridad, trazabilidad |
|
(Sunmola & Lawrence,
2024; (Llanos et al., 2023; Corradini et al., 2023; Vărzaru, 2022; Ragu &
Ramamoorthy, 2023; Shi et al., 2022; Navin & Rekha, 2023; Sasikumar et
al., 2023; Dhiman et al., 2024) |
Planificación de recursos |
Aplicación legal, organización, seguridad,
gestión contable |
Las mejoras que ofrece
el uso de Cripto-Nube son diversas, además de facilitar la escalabilidad y
optimización de los sistemas al tener sus bases en la computación en la nube.
En respuesta a la
segunda pregunta de investigación, P2: ¿Qué estudios previos relacionados
exploran prácticas de integración de la computación en la nube y la tecnología
blockchain? Al analizar los estudios, se plantean diversas maneras de integrar
computación en la nube y blockchain. Las investigaciones exploran áreas como la
transparencia, el cumplimiento en el intercambio de datos, las mejoras en el
uso de recursos de dispositivos IoT y la seguridad. Los estudios incluyen
propuestas para usar otras tecnologías que, unidas a la integración de
computación en la nube y blockchain, ofrecen una mayor eficiencia. Algunos
estudios proponen no solo el uso de computación en la nube, sino que también
implementan computación al borde y computación en la niebla para facilitar una
mayor velocidad de intercambio y procesamiento de datos. Además, se menciona el
uso de redes definidas por software (SDN), lo cual también contribuye a una
mayor rapidez en el intercambio de datos. Tras examinar los estudios,
formulamos la Tabla 6, que ofrece una breve explicación sobre cómo se
implementa la arquitectura de un servicio BaaS.
Tabla 6.
Descripción de los tipos de arquitecturas BaaS.
|
Arquitectura |
Definición |
|
Estándar |
Es
una arquitectura solamente dada por el proveedor de servicio BaaS, una
arquitectura meramente en la nube. |
|
Hibrida |
Arquitectura
que a pesar de estar alojada en la nube utilizan otros modelos como la niebla
o el borde, para mejorar la rapidez. |
En respuesta a la pregunta P3: ¿Cuáles son
las mejores prácticas usadas para la integración de la computación en la nube y
la tecnología blockchain? Las mejores prácticas incluyen la implementación de
arquitecturas híbridas y modulares, como S-HIDRA (Núñez et al., 2022), el uso
de contratos inteligentes para automatizar procesos y mejorar la seguridad, y
la adopción de soluciones descentralizadas de gestión de identidades y control
de acceso. Además, se destaca la importancia de fomentar la interoperabilidad
mediante estándares abiertos, optimizar recursos y costos a través de la
combinación de tecnologías de borde (Zhang et al., 2021; Zhu et al., 2021; Garg
et al., 2021), niebla (Song & Lee, 2020; Núñez et al., 2022) y nube (Son et
al., 2022), así como diseñar soluciones escalables, flexibles y confiables
(Corradini et al., 2023). En la Tabla 7 se presenta una matriz que detalla las
arquitecturas de las prácticas y las tecnologías implementadas.
Tabla 7.
Resultados del análisis de las mejores prácticas.
|
Artículo |
Arquitectura |
Proyecto |
Tecnologías añadidas |
|
|
(Huan et al., 2021) |
Hibrida |
ALLSTAR |
Inteligencia artificial, aprendizaje automático y DevOps |
|
|
(Núñez et al., 2022) |
Hibrida |
S-HIDRA |
SDN, computación en la niebla |
|
|
(Cai et al., 2022) |
Hibrida |
RBaaS |
Sistema robusto, computación en la niebla |
|
|
(Zhu et al, 2021) |
Hibrida |
Sistema de gestión de acceso (AMS) |
Computación en el borde |
|
|
(Singh & Michels, 2018) |
Estándar |
BaaS |
----- |
|
|
(Weilin et al., 2019) |
Estándar |
NutBaaS |
Plataforma mejorada |
|
|
(Gupta et al., 2024) |
Estándar |
FPISMF |
Cifrado AES |
|
Finalmente, en respuesta a la pregunta P4:
¿Cuáles son las dificultades específicas que surgen al implementar la
computación en la nube y la tecnología blockchain? El análisis de los estudios
incluidos en la revisión nos llevó a identificar las siguientes dificultades:
la latencia, el bloqueo de proveedor y la desconfianza de las empresas. La
latencia es un problema crítico en los sistemas que integran computación en la
nube y blockchain debido al tiempo necesario para la minería de transacciones
en blockchain y al procesamiento y verificación de transacciones entre los
nodos (Rahman et al., 2021; El Haddouti & El Kettani, 2022; Cai et al.,
2022; Huang, 2024). El bloqueo de proveedores es otra dificultad que surge al
elegir una plataforma BaaS, ya que puede limitar la flexibilidad y aumentar los
costos a largo plazo; por ello, es importante evaluar exhaustivamente las
características y políticas de los proveedores (Cai et al., 2022). Por último,
la desconfianza de las empresas conlleva una reticencia a implementar técnicas
nuevas y más eficientes (Abad et al., 2024; Moslemzadeh et al., 2022; Huma et
al., 2023), y esta desconfianza puede crear barreras organizacionales.
Esta revisión sistemática de la literatura
concluyó con 54 artículos relevantes que demuestran cómo la investigación y
optimización de estas tecnologías en conjunto está aumentando gradualmente con
el paso del tiempo, mostrando un incremento constante.
4. Conclusiones
Se exploraron una gran diversidad de
técnicas de integración de computación en la nube y blockchain. Se revisaron 54
artículos los cuales cumplieron con los criterios de inclusión y exclusión, lo
que facilito el responder las preguntas de investigación que fueron propuestas
en la revisión sistemática de la literatura (SLR). Se exploraron diferentes
aspectos como la aplicación de Cripto-Nube ayuda a los entornos empresariales a
mejorar los aspectos de integridad, seguridad y transparencia de sus datos. La
integración de blockchain y computación en la nube puede transformar los
entornos empresariales, fomentando la innovación y el crecimiento. Adoptando
estrategias bien planificadas, es capaz de proporcionar un marco robusto y
seguro, mejorando la competitividad y eficiencia de las empresas, siempre y
cuando se aborden adecuadamente los desafíos tecnológicos y organizacionales.
Finalmente, la presente investigación proporciona una visión a otros
investigadores sobre la integración de la computación en la nube y blockchain,
facilitando la identificación de técnicas adecuadas, y siendo así una guía útil
para investigaciones futuras en este campo.
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