Evaluation
of Communications Performance between Java and .NET platforms using a Hybrid
Encryption
Vivanco Granda
Marco Vinicio [1], Benítez Bravo Víctor Hugo[2], =
Moreano
Sánchez Gabriel Vinicio 1 & Benítez Bravo Álvaro Gabriel
Recibido: 22-03-2019 / Revisa=
do:
27-04-2019 /Aceptado: 26-05-2019/ Publicado:
05-06-2019
The purpose of this research project was to per=
form
the analysis of the optimal performance of a communication system that uses=
a
hybrid encryption protocol and the sockets mechanism, between the JAVA and =
.NET
platforms, applied to the computer backup system for the Technical Office L=
oja
of the Zonal Coordination 7 of the Civil Registry Identification and
Certification.
To determine the performance between both
platforms, the analysis of each indicator obtained from the FURPS Model was
done, with a sample of 335 files distributed among 200 Light, 100 Medium an=
d 35
Heavy, an error percentage of 0.05% obtaining a percentage variation of the=
8.30%
effective total yield in favor of C # versus Java. For the implementation of
the solution, an application was developed using threads, sockets and hybrid
encryption protocol using the agile development methodology SCRUM, later the
final product is a communication system as a backup tool for the information
deployed in the technological infrastructure of the Provincial Technical Of=
fice
of Loja.
Resumen.
El propósito del presente proyecto de investigación fue realizar el
análisis del rendimiento óptimo de un sistema de comunicación que utiliza un
protocolo de cifrado hibrido y el mecanismo de sockets, entre las plataform=
as
JAVA y .NET, aplicado al sistema informático de respaldos para la Oficina
Técnica Loja de la Coordinación Zonal 7 de Registro Civil Identificación y
Cedulación.
Para determinar el rendimiento entre ambas plataformas, se realizó =
el
análisis de cada indicador obtenidos del Modelo de FURPS, con una muestra de
335 archivos distribuidos entre 200 Livianos, 100 Medianos y 35 Pesados, un
porcentaje de error del 0.05% obteniendo una variación porcentual del
rendimiento total efectivo de 8,30% a favor de C# frente a Java. Para la
implementación de la solución se desarrolló un aplicativo mediante hilos,
sockets y protocolo de cifrado hibrido utilizando la metodología de desarro=
llo
ágil SCRUM, posteriormente el producto final es un sistema de comunicación =
como
herramienta de respaldo de la información desplegada en la infraestructura
tecnológica de la Oficina Técnica Provincial de Loja.
P=
alabras
claves: java, c#, rendimiento, rsa, cifrado hibr=
ido, furps
Introducción
Estable=
cer un canal de comunicación por el=
cual
un proceso puede enviar o recibir datos de un equipo a otro, para ello se
utiliza Sockets como un sistema=
de
comunicación entre procesos de diferentes equipos de una red. Un socket
generalmente es soportado por lenguajes de programación de alto nivel como =
(C#,
Java, Phyton, etc) =
el mismo
que emplea un protocolo TCP para realizar la conexión y comunicación entre =
sus
terminales.
De acuerdo a los índices de la comunidad de programación TIOBE
actualizado hasta enero del 2018, indica la popularidad de los lenguajes de
programación, en donde Java encabeza el primer lugar y en quinto puesto est=
a C#
un lenguaje de programación creado por Microsoft para su plataforma .NET., =
pero
żCuál de las dos ofrece mayor rendi=
miento
en la ejecución de sistemas informáticos distribuidos con seguridad de cifr=
ado
híbrido aplicados en la transferencia de archivos?
El presente trabajo tiene como objetivo el análisis de rendimiento en=
tre
los lenguajes Java y C# usando socket y un algoritmo de encriptación hibrid=
a,
para posterior desarrollar un sistema de comunicación estable y seguro para=
la
Oficina Técnica de Loja para la transferencia y respaldo de la información
basado en la plataforma .NET. Para el desarrollo de la aplicación se utiliz=
ará
la metodología ágil Scrum, la misma que se basa en obtener resultados pront=
os
ante requerimientos cambiantes.
Seguridad
La seguridad de la información ti=
ene
que ver con las medidas preventivas y reactivas de los sistemas tecnológicos
que permitan proteger y resguardar la información buscando mantener la
confidencialidad, disponibilidad e integridad de la información (Soriano, 2016).
Los mecanismos de seguridad son también llamadas herramientas de
seguridad es un proceso que implementa uno o más servicios de seguridad. Es=
tos
dan soporte a los servicios de seguridad y ejecutan actividades específicas
para la protección frente a ataques o resultados del ataque. Los mecanismos=
de
seguridad son. el cifrado, firma digital, control de acceso, integridad de =
los
datos, intercambio de autenticación, tráfico de relleno, control de
encaminamiento, notarización y seguridad perimetral (Soriano,
2016).
Criptografía
La criptografía es la creación de
técnicas para el cifrado de datos con la confidencialidad de los mensajes. =
Si
la criptografía es la creación de mecanismos para cifrar datos, el
criptoanálisis son los métodos para romper estos mecanismos y obtener la
información. Una vez que nuestros datos han pasado un proceso criptográfico
decimos que la información se encuentra cifrada (Corrales, Cilleruelo, & Cuevas, 2014).
El criptoanálisis consiste en la reconstrucción de un mensaje cifrado=
en
texto simple utilizando métodos matemáticos. Por lo tanto, todos los
criptosistemas deben ser resistentes a los métodos de criptoanálisis. Cuand=
o un
método de criptoanálisis permite descifrar un mensaje cifrado mediante el u=
so
de un criptosistema, decimos que el algoritmo de cifrado ha sido decodifica=
do (Kioskea,
2014).
Un algoritmo criptográfico no es más que una aplicación de herramient=
as matemáticas
usadas en el proceso de cifrado y descifrado. Un algoritmo criptográfico
trabaja en combinación con una clave una
palabra, número o frase para cifrar un documento (texto, imagen, músic=
a,
video, etc) (Soriano,
2016).
Estos se clasifican en: algoritmos de clave simétrica o clave secreta, de c=
lave
asimétrica o clave pública y algoritmos hash o de resumen. El proceso de cifrado y descifr=
ado de
información mediante el uso de una única clave se conoce como criptografía de clave simétrica o =
cifrado de secreto compartido (Soriano, 2016=
)<=
span
style=3D'font-size:12.0pt;line-height:105%'>, se ha estado utilizando desde=
la
época de los antiguos egipcios. Esta forma de cifrado utiliza una clave
secreta, denominado secreto compartido, utiliza la misma clave para cifrar y
descifrar los datos. Consiste en que ambos (emisor y receptor) tienen que
conocer la clave común, el problema surge con este método porque se tiene q=
ue
comunicar la clave secreta de una forma segura al receptor, si en la
comunicación una tercera persona intercepta la clave, puede leer el mensaje=
. Los
algoritmos de clave simétrica más utilizados son: DES y AES.
La criptografía de clave pública o criptografía asimétrica apareció p=
ara
hacer resolver los problemas de seguridad que plantea la criptografía
simétrica. Este método resuelve el problema de transmisión de claves que ti=
ene
la criptografía de clave secreta mediante el uso de dos claves (par
de claves) en vez de una sola, utilizando una de ellas para el cifr=
ado,
y la otra para el descifrado (Soriano,
2016).
Consiste en que un=
a de
las claves es de libre distribución (clave
pública). Por eso, este método de cifrado también se llama el cifrado de
clave pública. La segunda clave es la clave
privada no es distribuible. Es importante seńalar que las claves públic=
as y
privadas están relacionadas, pero es prácticamente imposible deducir la cla=
ve
privada si se conoce la clave pública. El más común es el algoritmo de clave
pública RSA.
El sistema hibrido es la combinación de las ventajas del cifrado
simétrico y asimétrico, ya que el problema de ambos sistemas
criptográficos es que el simétrico es inseguro y el asimétrico es lento. Es=
pecíficamente,
el sistema híbrido utiliza un algoritmo de clave pública con el fin de
compartir de forma segura la clave usada en el sistema de cifrado simétrico=
. El
texto en claro se cifra utilizando una clave simétrica, dando lugar al
criptograma. El emisor envía el criptograma al receptor junto con la clave
simétrica utilizada cifrada con la clave pública del destinatario. Dado que=
el
método de reparto es seguro, la clave simétrica se renueva cada sesión, por=
eso
a veces a esta clave se denomina clave de sesión. Esto significa que, si un
atacante es capaz de conocer la clave de sesión, sólo sería capaz de leer el
mensaje cifrado con esa clave (Soriano,
2016). En la Figura 1 se muestra el pr=
oceso
de cifrar mediante criptografía de sistema hibrido.
=
=
Figura =
1. Modelo de Cifrado Hibrido
=
Fuente:
Autores
Arquitecturas =
cliente-servidor
Una arquitectura cliente/servidor es un modelo de aplicación distribu=
ida
en donde las tareas se reparten entre un servidor y un cliente, este modelo=
es
utilizado ampliamente y forma la base en gran medida del uso de las redes. =
Entre las características relevantes de =
este
modelo están: la interoperabilidad, el rendimiento, la comunicación, ser
multiplataforma y la escalabilidad.
Sockets
Los sockets es el canal de comunicación por el cual un proceso puede
enviar o receptar información. Fueron popularizados por Berckley
Software Distribution, de la
universidad norteamericana de Berkley. Usan el protocolo de streams TCP<=
/b>
(Transfer Contro Protocol<=
/span>)
y el de datagramas UDP (User&n=
bsp;Datagram Protocol). Utili=
zan una
serie de primitivas para establecer el punto de comunicación,
para conectarse a una máquina remota en un determinado puerto que esté
disponible, para escuchar en él, para leer o escribir y publicar
información en él, y finalmente para desconectarse (Rojas,
Rosas, Roaro, & Puebla, 2012).
Existen tres tipos de sockets: Socket Stream,
Datagrama y Raw.
El modelo más básico de los sockets mencionado por (Hernanadez,
2006) y (Tangient,
2015) consta de un servidor =
;y
un cliente el proceso se detalla a continuación:
1. Un servidor se ejecuta sobre una computadora específica y tiene un
socket que responde en un puerto específico. El servidor simplemente espera,
escuchando a través del socket a que un cliente se conecte con una petición=
.
2. En el lado del cliente: el cliente conoce el nombre de host o la IP del servidor =
que
se encuentra ejecutando y el número de puerto en el cual el servidor está
conectado y escuchando. Conociendo esto el cliente realiza una petición de
conexión con el servidor.
3. El servidor acepta la conexión. Además de aceptar, el servidor obtiene un n=
uevo
socket sobre un puerto diferente. Esto se debe a que necesita un nuevo sock=
et
(y, en consecuencia, un numero de puerto diferente) para seguir atendiendo =
al
socket original para peticiones de conexión mientras atiende las necesidades
del cliente que se conectó.
4. Por la parte del cliente, si la conexión es aceptada, un socket se crea de forma
satisfactoria y puede usarlo para comunicarse con el servidor. Es importante
darse cuenta de que el socket en el cliente no está utilizando el número de
puerto usado para realizar la petición al servidor. En lugar de éste, el
cliente asigna un número de puerto local a la máquina en la cual está siendo
ejecutado.
5. Ahora el cliente y el servidor<=
/b>
pueden comunicarse escribiendo o leyendo en o desde sus respectivos sockets=
.
6. Finalmente se cierra o finaliza=
la
conexión.
Plataformas de
desarrollo
De acue=
rdo a
los índices de la comunidad de programación TIOBE actualizado
hasta noviembre del 2016, indica la popularidad de los lenguajes de
programación, en donde Java encabeza el primer lugar y en cuarto puesto est=
a C#
un lenguaje de programación creado por Microsoft para su plataforma .NET, c=
rea
aplicaciones web, móviles y de escritorio, por lo que es competencia de Jav=
a.
Rendimiento de=
los
sistemas
La corporación SPEC
(Estándar Performance Evaluation Corporation)
propone índices de carácter general, SPECmarks =
y cuyo
significado depende del aspecto en concreto que se esté evaluando. Algunos =
de
estos índices tienen en cuenta el t=
iempo
de ejecución de un conjunto de programas y utilizan además algún tipo de
normalización y cálculo de medidas para reducir el rendimiento a un único
indicador. El tiempo de ejecución de un programa representa la medida exacta
del rendimiento de un computador aquel que ejecute la misma cantidad de tra=
bajo
en menor tiempo posible será el más rápido (Molero
& Ruiz, 2004).
Los modelos calidad resultan de utilidad para la
predicción de confiabilidad y en la gerencia de calidad durante el proceso =
de
desarrollo, así como para efectuar la medición del nivel de complejidad de =
un
sistema de software. Estos modelos son: McCall (1977), FURPS (1987), DROMEY
(1996) y ISO/IEC 9126 (1991) (Camacho,
Cardeso, & Nuńez, 2004).
De todos los modelos el que mejor se adapta al rendimiento de product=
os
de software es el modelo de FURPS específicamente con el factor de calidad =
de
Rendimiento en donde utiliza algunos atributos como: Velocidad de
procesamiento, tiempo de respuesta, consumo de recursos, rendimiento efecti=
vo
total, eficiencia, atributos esenciales para medir el rendimiento de las
plataformas Java y .Net.
Metodología
Tipo
y diseńo de investigación
La presen=
te
investigación puede clasificarse de dos tipos: Aplicativa y cuasi-experimental.
ˇ Aplicativa: ya que se basa en conocimientos existentes,
derivados de investigaciones previas, dirigida al desarrollo tecnológico pa=
ra
establecer nuevas herramientas para mejorar los procesos existentes de la
Oficina Técnica de Loja de la Coordinación Zonal 7 de Registro Civil
Identificación y Cedulación.
ˇ Experimental: ya que utilizará el conocimiento para realiz=
ar
la integración de tecnologías y el cifrado hibrido para intercambio de dato=
s,
bajo las plataformas Java y Microsoft .NET.
Diseńo de investigación
El presente tipo de trabajo de investigación es =
cuasi-experimental.
En donde se propone diseńar un sistema de comunicación desarrollado en las
plataformas Java y .Net y probar su rendimiento, en el cual se realiza
transferencia de archivos de equipos clientes hacia el servidor gestor de
respaldo.
Enfoque
y alcance
investigativo
El presente trabajo investigativo tomará un enfoque cualitativo
cuantitativo y un alcance de investigación descriptiva.
Población de estudio
Para determinar la población de estudio se toma como referencia el li=
bro (Pressman,
2002) en donde considera dos tipos de
pruebas de rendimiento (Pruebas de =
Carga
y Pruebas de Esfuerzo), para la presente investigación se considera de =
la
siguiente manera:
ˇ Cantidad de usuario=
s o
funcionarios de la Oficina Técnica de Loja de la Coordinación Zonal 7 de
Registro Civil Identificación y Cedulación.
ˇ Número de transacci=
ones
(NT) que realiza cada usuario para respaldar la información que puede ser
diario, semanal o mensual.
Para determinar el número de transacciones de respaldo de información=
se
considera realizar a diario, es decir cada usuario va a realizar el respald=
o de
la información dos veces al día, en la Tabla 1 se muestra la población de
estudio.
Tabla
1. Población de estudio
=
|
CANTÓN |
DEPARTAMENTOS |
USUARIOS |
# NT * USUARIO |
TOTAL |
|
Loja |
Administrativos |
17 |
2 |
34 |
|
Operativa |
26 |
2 |
52 |
|
|
Agencias Cantonales |
Jefatura/Módulos |
12 |
2 |
24 |
|
Total |
55 |
= |
110 |
Fuente: Autores
Selección de la muestra
Para la selección de la muestra se considera utilizar la misma poblac=
ión
de estudio, sin embargo, para mejorar la visualización de los resultados del
rendimiento se establecerá una de muestra de 335 archivos, el mismo que cum=
ple
con el Teorema del Limite Central [=
Campana
de Gauss] en la cual establece que para un número de pruebas n mayor de
treinta tendrá un comportamiento de distribución normal (Wackerly,
Mendenhall, & Scheaffer, 2010); en base a esta muestra se
realizarán las pruebas de rendimiento para ambos sistemas tanto en Java com=
o en
.NET.
Métodos,
técnicas e instrumentos
ˇ =
o Planteamiento del
problema que es objeto principal de nuestro estudio.
o El apoyo del proceso
previo a la formulación de la hipótesis.
o Levantamiento de la
información necesaria
o Análisis e interpre=
tación
de Resultados
o Proceso de la
Comprobación de la Hipótesis
o Difusión de resulta=
dos
ˇ =
ˇ =
ˇ =
Técnicas
ˇ =
Búsqueda de informa=
ción: permite obtener la
información necesaria acerca del objeto de estudio de la investigación para=
su
desarrollo, utilizando las fuentes secundarias disponibles.
ˇ =
Pruebas:=
permite realizar l=
as
pruebas para analizar el rendimiento de las 2 aplicaciones del sistema de
respaldo.
ˇ =
Observación:=
permite determinar
resultados de las pruebas realizadas en ambas plataformas de desarrollo jav=
a y
.net.
ˇ =
Análisis: permite determinar=
los
resultados de la investigación.
Instrumentos
Los instrumentos para procesar los datos de los indicadores son los
siguientes:
ˇ =
Netbe=
ans: entorno de Desarrollo Integrado (IDE) de código abierto. Perm=
ite
el desarrollo aplicación en Java con el manejo de socket y el mecanismo de
cifrado hibrido de los datos.
ˇ =
Visual Studio: entorno de Desarro=
llo
Integrado (IDE) de código licenciado. Permite el desarrollo aplicación en C#
con el manejo de socket y el mecanismo de cifrado hibrido de los datos.
ˇ =
Herramientas de
rendimiento: Para el análisis del rendimiento del equipo al momento de
realizar la transferencia de archivos.
ˇ =
Hoja de cálculo Excel.
ˇ =
Interpretación de los resultados.
Planteamiento de hipótesis
A continuación, se plantea la hipótesis alternativa y la
hipótesis nula:
ˇ =
ˇ =
Variables e indicadores
En base a la hipótesis de
investigación planteada en el presente trabajo la cual dicta: La plataforma JAVA ofrece mejor rendim=
iento
que la plataforma .NET en el desarrollo de un sistema de comunicación que
utiliza un cifrado híbrido, se determinan las siguientes variables:
ˇ =
o La plataforma utili=
zada
(Java y .Net)
ˇ =
o El rendimiento que =
ofrece
las plataformas Java y .Net para el sistema de comunicación que utiliza un
cifrado híbrido, sockets aplicado al Sistema Informático de Respaldos.
Operacionalización de variables
Teniendo la variable dependiente e independiente se realizó la operacionalización de ambas variables para desarrollar un aplicativo gestor= de respaldo en las plataformas Java o .Net y evaluar el rendimiento de ambas.<= o:p>
=
Tabla 2. Operacionalización variable independiente<= o:p>
=
|
VARIABLES |
INDICADORES<= o:p> |
INDICES |
|
Independient=
e Plataforma utilizada (Java y .Net) |
ˇ Lenguajes |
ˇ&=
nbsp; Lenguaje utilizado |
|
ˇ Tipo de archivos |
ˇ&=
nbsp; Livianos ˇ&=
nbsp; Medianos ˇ&=
nbsp; Pesados |
Fuente:
Autores
Los indicadores de la variable dependiente (VD) planteados permitieron
determinar el rendimiento entre los prototipos Java y C#, estos indicadores
fueron tomados del Modelo de FURPS de Pressman (Pressman,
2002) el mismo que hace mención de la
evaluación del rendimiento de software.
Procesamiento y análisis
La información relacionada a la investigación es analizada y presenta=
da
en figuras o gráficos estadísticos utilizando el sistema SIAE 2.0 ADDIN CSL_CITATION
{"citationItems":[{"id":"ITEM-1","itemDa=
ta":{"author":[{"dropping-particle":"",&=
quot;family":"Salazar","given":"N","=
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ot;suffix":""},{"dropping-particle":"",&=
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},"schema":"https://github.com/citation-style-language/schem=
a/raw/master/csl-citation.json"}(Salazar
& Alvarez, 2017) y aplicando la estadística
inferencial con la prueba Z con una muestra de 335 archivos, para determina=
r la
comprobación o negación de la hipótesis.
=
Tabla 3.
Operacionalización variable dependiente
=
|
VARIABLES |
INDICADORES<= o:p> |
INDICES |
|
Dependiente<= o:p> El rendimiento que ofrece las
plataformas Java y .Net para el sistema de comunicación que utiliza un
cifrado híbrido, sockets aplicado al Sistema Informático de Respaldos. |
ˇ Tiempos de Respuestas |
ˇ&=
nbsp; Cantidad de segundos por tarea. |
|
ˇ Velocidad de Procesamiento |
ˇ&=
nbsp; Numero de archivos por milisegundo |
|
|
ˇ Consumo de Recursos |
ˇ&=
nbsp; Porcentaje de uso de CPU ˇ&=
nbsp; Porcentaje de uso de RAM |
|
|
ˇ Eficiencia |
ˇ&=
nbsp; Número de transferencia de archivos
cumplidas satisfactoriamente. |
Fuente: Autores
Parámetros y herramientas
Para al análisis del rendimiento se realizó las pruebas de envió de
archivos en los prototipos Java y C# con una muestra de 335 archivos y
considerando la cantidad, tipos y tamańos de archivos que se ocupan en los
procesos diarios de la Coordinación de Oficina Técnica de Loja se realizó un
análisis y determinación del porcentaje de utilización de los archivos.
Tabla
4. Ponderación de la muestra
=
|
Archivos Livianos (50%) (1MB 2MB) |
Archivos Medianos (30%) (100MB 200MB) |
Archivos Pesados (20%) (1GB 2GB) |
Total |
|
200 |
100 |
35 |
335 |
Fuente:
Autores
Método FURPS
El método FURPS (Constanzo,
2014) dentro de sus factores de cali=
dad se
encuentra el Rendimiento cuyos atributos como: Velocidad de Procesamiento (=
VR),
Tiempo de Respuesta (TR), Consumo de Recursos (CR), Eficiencia (E) y
Rendimiento Efectivo Total (RET), atributos esenciales para medir el
rendimiento de las plataformas Java y .Net.
Se definió el porcentaje de ponderación de 25% para cado atributo VR,=
TR,
CR y E porque se consideró que cada atributo tiene el mismo nivel de
importancia para obtener el rendimiento de cada prototipo.
Tabla
5. Ponderación de indicadores FURPS
=
|
Atributos |
Porcentaje de
ponderación |
|
Velocidad de
Procesamiento (VR) |
25% |
|
Tiempo de Respuesta
(TR) |
25% |
|
Consumo de Recursos
(CR) |
25% |
|
Eficiencia (E) |
25% |
|
TOTAL |
100% |
Fuente:
Autores
Finalmente, para obtener el rendimiento se utiliza la estadística
descriptiva para los prototipos Java y C# y se aplicó esta fórmula.
Fórmula 1: Rendimiento para Java y C#
Donde:
ˇ
VPRT =3D Variación Porcentual del Rendimiento Total
ˇ<=
span
style=3D'font:7.0pt "Times New Roman"'> =
VPJ =3D Variación Porcentual de Java
ˇ =
VPC# =3D Variación Porcentual de C#
Aho=
ra se
debe determinar la fórmula para sacar VPJ y VPC#
Donde:
ˇ =
VPTR =3D Variación Porcentual del Tiempo de Respuesta
ˇ =
VPVP =3D Variación Porcentual de la Velocidad de Procesamiento=
ˇ =
VPCR =3D Variación Porcentual del Consumo de Recursos
ˇ =
VPE=3D Variación Porcentual de la Eficiencia
Herramientas
Las herramientas a utilizar para demostrar el rendimiento entre las
plataformas Java y .Net en una arquitectura cliente-servidor utilizando un
algoritmo de cifrado hibrido y sockets se clasificó así:
Para evaluación de prototipos
Las herramientas el desarrollo de los dos prototipos tanto para Java =
como
C# son:
ˇ =
Netbe=
ans 8.2: entorno de Desarrollo Integrado (IDE) de código abierto.=
ˇ =
Visual Studio 2015:=
entorno de Desarro=
llo
Integrado (IDE) de código licenciado. La versión de Visual Studio 2015
Enterprise se utilizó.
Para evaluación del rendimiento
Las herramientas para demostrar el rendimiento en la transferencia de
archivos utilizando los prototipos para Java como C# son:
ˇ =
Visua=
lVM: Se utilizo esta herramienta para determinar el consumo de
recursos (Memoria RAM y CPU) pa=
ra
Java.
ˇ =
Herramienta de
Diagnostico Visual Studio 2015: Se utilizo la misma herramienta de diagnóstic=
o de
Visual Studio 2015 que muestra en tiempo de ejecución el consumo de recursos
(Memoria RAM y CPU) para C#.
ˇ =
Excel 2016: =
Se utilizo el paque=
te de
office 2016, específicamente Microsoft Excel 2016 para obtener las estadíst=
icas
entre los tiempos de Java y C#.
Para tabulación y análisis estadísticos
ˇ =
Herramienta para calcular la hipótesis: Se utilizó el Sistema
Inteligente de Análisis Estadístico (SIAE) para comprobar la hipótesis y aplicando la estadística
inferencial con la prueba Z.
Prototipos
Para demostrar cual plataforma Java y .Net es más eficiente en
arquitecturas cliente-servidor utilizando un algoritmo de cifrado hibrido y
sockets se desarrolló dos escenarios tanto en Java y C# realizando pruebas =
de
envió de 200 archivos de tamańo liviano, 100 medianos y 35 pesados.
Para el desarrollo y demostración de la solución se propone el siguie=
nte
escenario aplicado para los prototipos Java y C# para una arquitectura
cliente-servidor.
Figura 2. Escenario arquitectura cliente-se=
rvidor
para Java y C#
=
Fuente: Autores
Hardware cliente/servidor<=
/b>
En la Tabla 6se muestra el hardware utilizado tanto para el Cliente c=
omo
el Servidor en el que se instaló y configuro los prototipos desarrollados p=
ara
las pruebas de rendimiento entre Java y C#.
Tabla 6. Características de Hardware
=
|
Característi=
cas |
Cliente |
Servidor |
|
Sistema
Operativo |
Win10 |
Win7 |
|
Marca |
Dell |
Clon |
|
Procesador |
Intel i7 |
Intel Core 2 |
|
RAM |
8GB |
2GB |
|
Disco
Duro |
2TB |
500GB |
|
Internet |
10MB |
10MB |
Fuente: Autores
Software
utilizado
En la Tabla 7 se muestra el software utilizado para el desarrollo de =
los
2 prototipos Java y C#.
=
Tabla
7. Característica=
s de
Software
=
|
Características |
Java |
C# |
|
Plataforma |
Netbeans 8.2 |
Visual
Studio 2015 |
|
Framework |
Java
Se 8 |
.NET
Framework 4.6.1 |
|
Librerías Criptográficas |
JCE |
Bouncy Castle<= o:p> |
|
Librerías Sockets |
Java.Net |
System.Net |
<= o:p>
<= o:p>
<= o:p>
<= o:p>
Fuente:
Autores
Resultados
En esta sec=
ción se
realiza la recolección y análisis de datos por cada indicador obteniendo la
variación porcentual de la plataforma que ofrece mejores resultados.
Indicador: Velocidad de procesamiento
Para el desarrollo de es=
te
indicar se lo hizo en base a los resultados del promedio del tiempo de envi=
ó en
milisegundos, moda, mediana y desviación típica de los 335 archivos utiliza=
do
como muestra y distribuidos para livianos (200), medianos (100) y pesados (=
35)
en los prototipos Java como C#.
Tabla 8. Porcentaje de velocidad de
procesamiento para Java y C#
=
|
INDICADOR |
LENGUAJE DE
PROGRMACIÓN |
DS |
MEJOR
LENG. |
VARIACIÓN
PORCENTUAL |
||
|
JAVA VP (ms) |
C# VP
(ms) |
VALOR
ABS. |
VALOR REL. |
|||
|
LIVIANOS (50%) |
594 |
225 |
SI |
C# |
62,12 |
31,06% |
|
MEDIANOS (30%) |
38347 |
=
25749 |
SI |
C# |
32,85 |
9,86% |
|
PESADOS (20%) |
630539 |
323234 |
SI |
C# |
48.74 |
9,75% |
|
VALOR
TOTAL |
|
50,67% |
Fuente: Autores
Luego de ob=
tener
los resultados para demostrar sí existe una diferencia significativa (DS) t=
anto
para archivos livianos, medianos y pesados entre Java y C# se utilizó el
software SIAE (Salazar & Alvarez, 2017) para el análisis de la
hipótesis empleando el método de estadística inferencial con la prueba Z y un margen de error d=
el 5%.
En la Tabla=
8 se muestran los resultados de la variación porcentual<=
/span> tanto para Java como C# para los resultados de
Archivos livianos, medianos y pesados.
Se concluye que exis=
te un 50,67% de variación porcentual a =
favor
del aplicativo C# frente al
aplicativo Java en cuanto a la velocidad de procesamiento.
Indicador: Tiempo de respuesta
Para el desarrollo de es=
te
indicar se lo hizo en base a los resultados de los tiempos de respuesta en
segundos, moda, mediana y desviación típica de los 335 archivos utilizado c=
omo
muestra y distribuidos para livianos (200), medianos (100) y pesados (35) en
los prototipos Java como C#.
Luego de ob=
tener
los resultados para demostrar sí existe una diferencia significativa (DS) t=
anto
para archivos livianos, medianos y pesados entre Java y C# se utilizó el
software SIAE [14] para el análisis de la hipótesis empleando el método de
estadística inferencial con la prueba Z y un margen de error del 5%. En la Tabla=
9 se muestran los resultados de la variación porce=
ntual tanto para Java como C# para los result=
ados
de Archivos livianos, medianos y pesados.
=
Tabla
9. Porcentaje de =
tiempo
de respuesta para Java y C#
=
|
INDICADOR |
LENGUAJE DE
PROGRMACIÓN |
DS |
MEJOR
LENG. |
VARIACIÓN
PORCENTUAL |
||
|
JAVA VP (s) |
C# VP
(s) |
VALOR
ABS. |
VALOR REL. |
|||
|
LIVIANOS (50%) |
88 |
47 |
SI |
C# |
87,23 |
43,62% |
|
MEDIANOS (30%) |
=
3521 |
=
2647 |
SI |
C# |
33,02 |
9,91% |
|
PESADOS (20%) |
=
16364 |
=
15168 |
SI |
C# |
7,89 |
1,58% |
|
VALOR
TOTAL |
|
55,11% |
Fuente:
Autores
Se concluye que exis= te un 55,11% = de variación porcentual a favor del aplicativo C# frente al aplicativo Java en cuanto al tiempo de respuesta.<= o:p>
Indicador: Consumos de recursos
Para el desarrollo de es=
te indicar
se lo hizo en base a los resultados de la cantidad de memoria RAM y CPU
utilizada, moda, mediana y desviación típica de los 335 archivos utilizado =
como
muestra y distribuidos para livianos (200), medianos (100) y pesados (35) en
los prototipos Java como C#.
Luego de ob=
tener
los resultados para demostrar sí existe una diferencia significativa (DS) tanto para archivos livia=
nos,
medianos y pesados entre Java y C# se utilizó el software SIAE [14] para el
análisis de la hipótesis empleando el método de estadística inferencial con=
la
prueba Z =
y un
margen de error del 5%.
En la Tabla=
10 y 11
se muestran los resultados de la
variación porcentual de la memoria RAM y CPU utilizado tanto para Java como C# para los resultados de Archivos livianos,
medianos y pesados.
=
=
Tabla
10. Porcentaje de
memoria RAM utilizada para Java y C#
=
|
INDICADOR |
LENGUAJE DE
PROGRMACIÓN |
DS |
MEJOR
LENG. |
VARIACIÓN
PORCENTUAL |
||
|
JAVA Memoria RAM =
(MB) |
C# Memoria
RAM (MB) |
VALOR
ABS. |
VALOR REL. |
|||
|
LIVIANOS (50%) |
16 |
21 |
SI |
JAVA |
31,25 |
15,63% |
|
MEDIANOS (30%) |
17 |
19 |
SI |
JAVA |
11,77 |
3,53% |
|
PESADOS (20%) |
20 |
18 |
NO |
NINGUNO |
0 |
0% |
|
VALOR
TOTAL |
|
19,16% |
=
=
=
Fuente:
Autores
=
=
Tabla
11. Porcentaje de=
CPU
utilizada para Java y C#
=
|
INDICADOR |
LENGUAJE DE
PROGRMACIÓN |
DS |
MEJOR
LENG. |
VARIACIÓN
PORCENTUAL |
||
|
JAVA CPU (%) |
C# CPU
(%) |
VALOR
ABS. |
VALOR REL. |
|||
|
LIVIANOS (50%) |
1 |
6 |
SI |
JAVA |
83,33 |
41,67% |
|
MEDIANOS (30%) |
6 |
9 |
SI |
JAVA |
33,33 |
10,00% |
|
PESADOS (20%) |
5 |
7 |
NO |
NINGUNO |
0 |
0% |
|
VALOR
TOTAL |
|
51,67% |
Fuente:
Autores
De acuerdo con los
resultados obtenidos en las Tablas 10 y 11 en donde se observan la variación
porcentual de la cantidad de memoria RAM utilizada y el porcentaje de CPU
utilizado entre Java y C# para la transferencia de archivos livianos, media=
nos
y pesados, por lo tanto, se procede a la valoración en porcentaje de ambas
variaciones porcentuales cuyos resultados se observan en la Tabla 12 y en l=
a Figura
3.
=
=
Tabla
12. Variación de
porcentaje en consumo de recursos de Java y C#
=
Fuente:
Autores
|
INDICADOR |
LENGUAJE GANADOR |
VARIACIÓN
PORCENTUAL |
|
|
VALOR ABSOLU=
TO |
VALOR RELATI=
VO |
||
|
MEMORIA
RAM (50%) |
JAVA |
19,16 |
9,58% |
|
CPU
(50%) |
JAVA |
51,67 |
25,84% |
|
VALOR
TOTAL |
|
35,42% |
=
Figura
3. Variación de
porcentaje en consumo de recursos de Java y C#
=
=
=
=
Fuente:
Autores
Se concluye que exis=
te un 35,42% de variación porcentua=
l a
favor de Java frente a C# en cuanto al consumo de recursos.
Indicador: Eficiencia
Para el desarrollo de es=
te
indicar se lo hizo en base a los resultados del promedio de transacciones
satisfactorias del proceso de envió/recepción de 335 archivos distribuidos =
para
livianos (200), medianos (100) y pesados (35) utilizando los prototipos Jav=
a y
C# obteniendo la Tabla 13.
En el proceso de envió de 335 archivos distribui=
dos
para livianos (200), medianos (100) y pesados (35) del cliente al servidor
mediante red se pudo observar que cada una de las transacciones se cumplier=
on
satisfactoriamente tanto en Java como en C#.
Se concluye que existe un 0% de variación porcentual entre =
la eficiencia
de Java y C#.
=
Tabla
13. Resultados de
promedio de transacciones satisfactorias de Java y C#
=
|
LENGUAJE DE PROGRMA=
CIÓN |
DS |
MEJOR LENG. |
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
Promedio de transacciones realizadas satisfactoriamente (100%) |
335 |
335 |
NO |
NINGUNO |
0 |
0% |
|
VALOR TOTAL |
|
|
Fuente: Autores
Rendimiento total efectivo
Se procede con el cálcul=
o del
rendimiento total efectivo que consiste en obtener el porcentaje relativo y
absoluto para Java y C# obteniendo la Tabla 14 y visualizados en la Figura =
4.
=
=
Tabla
14. Rendimiento t=
otal
efectivo de Java y C#
=
|
INDICADOR |
MEJOR LENG. |
VARIACIÓN PORCENTUAL |
|||
|
VALOR ABS. |
VALOR REL. JAVA |
VALOR ABS. |
VALOR REL. |
||
|
JAVA |
C# |
C# |
|||
|
Tiempo de respuesta (25%) |
C# |
0 |
0 |
55,11 |
13,78% |
|
Velocidad de procesamiento (25%) |
C# |
0 |
0 |
13.5 |
3,38% |
|
Consumo de recursos (25%) |
JAVA |
35,42 |
8,86% |
0 |
0 |
|
Eficiencia (25%) |
NINGUNO |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
Rendimiento Efectivo Total |
|
8,86% |
|
17,16% |
=
Fuente: Autores
Figura 4. Rendimiento total efectivo de Jav=
a y C#
=
Fuente:
Autores
=
Se
concluye que existe un 8,30%=
de variación porcentu=
al del
rendimiento total efectivo a favor del aplicativo C# frente al aplicativo Java.
Comprobación de la hipótesis
=
Aplicando
el método de estadística descriptiva se concluye que el aplicativo C# ofrece un mejor rendimiento co=
n 100% frente al aplicativo Java co=
n un
91,70%, existiendo una diferencia de 8,30%,
por lo cual se rechaza la hipótesis alternativa y se acepta la hipótesis nu=
la.
Conclusiones
ˇ =
El realizar las pruebas de
transferencias de archivos 200 livianos, 100 medianos y 35 pesados permitió
conocer los tiempos en milisegundos que conlleva cada proceso tanto para Ja=
va y
C# ejecutándose las mismas sin inconvenientes.
ˇ
Una vez realizada las mediciones =
de
cada indicador se obtuvieron los siguientes resultados: para el tiempo de r=
espuesta
existe un 55,11% de variación porcentual a favor del aplicativo C# frente al
aplicativo Java, para la velocidad de procesamiento existe un 50,67% de variación porcentual a favor del
aplicativo C# frente al aplicativo Java, así mismo, para el consumo de recu=
rsos
existe un 35,42% de variación porcentual a favor de Java frente a C#, en cu=
anto
a la eficiencia, no se encontró una variación porcentual debido a que todas=
las
transacciones se ejecutaron eficientemente, llegando a la conclusión de que=
en tres
los indicadores de rendimiento, la plataforma C# obtuvo un mejor o igual
resultado que Java.
ˇ
Mediante el análisis de los
indicadores se pudo observar que el lenguaje C# ofrece un mejor rendimiento=
que
Java; por lo tanto, se concluye que existe un 8,30% de variación porcentual
total a favor del aplicativo C# frente a Java.
ˇ
La implementación del sistema de
respaldos desarrollado para la Oficina Técnica de Loja del Registro Civil
mediante la plataforma C# incorpora una arquitectura cliente/servidor aplic=
ando
un algoritmo de cifrado hibrido y usando socket e hilos como también una ba=
se
de datos ofrece una buena alternativa para el respaldo de la información
segura.
ˇ
o&nb=
sp;
Se recomienda migrar a entorno we=
b el
sistema de respaldos e sincronizado con el active dire=
ctory
y la base de datos de la institución, además investigar sobre los mecanismo=
s de
seguridad en autenticación y firmado mediante certificados digitales que po=
seen
cada uno de los frameworks Java y .Net.
Referencias
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https://www.cimat.mx/ciencia_para_jovenes/bachillerato/libros/[Wackerly,Men=
denhall,Scheaffer]Estadistica_Matematica_con_Aplicaciones.pdf
PARA
CITAR EL ARTÍCULO INDEXADO.
Marco Vinicio, V., Ben= ítez Bravo, V. H., Moreano Sánchez, G., & Benítez Bravo, Álvaro. (2019). Evaluación del rendimiento de comunicaciones entre las plataformas Java y .= NET utilizando un cifrado híbrido. Ciencia Digital, 3(2.6), 141-1= 61. https://doi.org= /10.33262/cienciadigital.v3i2.6.524
El artículo que se publica es de
exclusiva responsabilidad de los autores y no necesariamente reflejan el
pensamiento de la Revista Ciencia
Digital.
El artículo qu=
eda
en propiedad de la revista y, por tanto, su publicación parcial y/o total en
otro medio tiene que ser autorizado por el director de la Revista Ciencia Digital.
[1]Escuela
Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Mecánica. Riobamba, Ecuador=
. mvviv=
ancog@gmail.com,
gabriel.moreano@espoch.edu.ec
[2]Universidad
Tecnológica Israel, Facultad de Ingeniería, Quito, Ecuador. benitezvh@uisra=
el.edu.ec,
benitezag@uisrael.edu.ec
www.cienciadigital.org
=
Vol.
3, N°2,6 p. 141-161, abril - junio, 201