Módulo para la gestión de copias de seguridad desde HMAST versión 2.0. Module to manage backups since HMAST version 2.0. Lissett Vidal Arias1*, Leosdanis Castillo Ramos1, Gustavo Quezada Arevalo1, María Leisy González Carrera1 1

Universidad de las Ciencias Informáticas, Carretera a San Antonio Km 2 ½, Torrens, Boyeros, La Habana, Cuba. CP: 19370, [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] *

Autor para correspondencia: [email protected].

Resumen El departamento Servicios Integrales de Migración, Asesoría y Soporte perteneciente al Centro de Software Libre de la Universidad de las Ciencias Informáticas, tiene como objetivo definir soluciones que apoyen el proceso de migración a software libre. Para que esta tarea se realice de forma exitosa en las entidades cubanas, es necesario contar con una herramienta que permita la administración de los servicios telemáticos. Es por ello que en 2011 comenzó a desarrollarse la Herramienta para la Migración y Administración de Servicios Telemáticos. Actualmente esta herramienta se encuentra en su primera versión y cuenta con los módulos para administrar los servicios telemáticos: DHCP, MySQL, SSH, Apache y Bacula, este último desarrollado con el fin de gestionar las copias de seguridad, para evitar la pérdida de información en las empresas cubanas. El objetivo de la presente investigación se centra en desarrollar la segunda versión del módulo antes mencionado, para optimizar el funcionamiento de sus servicios, el almacenamiento utilizado para las copias de seguridad, y la seguridad en la transferencia de datos entre los clientes y el “Director”. Con este fin se realiza un estudio sobre las diferentes características y configuraciones de Bacula, específicamente las que no se gestionan desde el módulo. Además, se hace referencia a los métodos científicos a utilizar, así como las herramientas necesarias para la implementación. Como resultado se obtuvo la versión 2.0 del módulo, que permite administrar la herramienta Bacula y realizar copias de seguridad de manera más óptima. Palabras clave: almacenamiento, Bacula, copias, información, optimizar. Abstract

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The department Integral Services of Migration, Consultation and Support, belonging to the Software Free Center of the University of Informatic Sciences, have as goal to define solutions that supports the migration process to open source. In order to realize this task on a success way in the Cuban entities, it is necessary to have an tool that allows the administration of telematic services. For that reason in 2011 it is started to develop the Tool for Migration and Administration of Telematic Services. Actually this tool is in her first version and it counts with modules to administrate the telematic services: DHCP, MySQL, SSH, Apache and Bacula, the latter developed in order to manage backups, to avoid loss of information in the Cuban entities. The goal of this investigation it is focus in develop the second version of the module mentioned, to optimize the performance of his services, the storage used to backups and security in data transfer between clients and “Director”. To this end it is done a study on different features and configurations Bacula, specifically those that are not managed from the module. In addition referring the scientists methods to use, as well as the necessary tools to the implementation. As result was obtained the version 2.0 of module, that allows administrate the Bacula tool and realize backups optimally. Keywords: Bacula, copies, information, optimize, storage.

Introducción En las últimas décadas Cuba ha estado inmersa en un profundo y novedoso proceso de transformaciones educacionales y sociales como parte de los programas de la Batalla de Ideas, a partir de la cual se emprendieron nuevos programas destinados a elevar el nivel cultural de la población y su calidad de vida ( Universidad de las Ciencias Informáticas, 2012). En este sentido se ha dado un gran paso de avance en el desarrollo de la ciencia y la tecnología, enfocado en el proceso de migración a software libre y código abierto, orientado por el Consejo de Estado y de Ministros de la República de Cuba en el año 2004, teniendo como prioridad los Organismos de la Administración Central del Estado (OACE). Este proceso tiene como objetivo principal aumentar la soberanía tecnológica, propiciando estabilidad, fiabilidad y seguridad en la información, además de reducir de manera significativa el monto monetario por concepto de licencias de software. La Universidad de las Ciencias Informáticas (UCI) forma parte del motor impulsor del proceso de informatización de la sociedad cubana, pues en ella se ha desarrollado gran parte del software utilizado en tan importante tarea. La UCI cuenta entre sus centros de investigación y desarrollo con el Centro de Soluciones Libres (CESOL), creado en el año 2010 con la misión de desarrollar productos, servicios y soluciones informáticas asociadas a las aplicaciones de código abierto. Por estas razones se crea la distribución cubana de GNU/Linux Nova, en el departamento de Sistema Operativo. El centro cuenta además con el departamento Servicios Integrales de Migración, Asesoría y Soporte

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(SIMAYS), que tiene como objetivo definir las directrices, lineamientos y soluciones para guiar el proceso de migración a software libre (Leyva, 2014). El departamento SIMAYS ha realizado varios procesos de migración en diferentes entidades cubanas, para ello ha sido necesario realizar un estudio sobre algunas alternativas de software enfocado en los servicios telemáticos, para llevar a cabo la migración de los servicios utilizados en dichas entidades. De este estudio se obtuvo como resultado que las empresas cubanas se caracterizan por tener una infraestructura de red compuesta por servidores de bajas prestaciones1. También presentan poca conectividad a Internet debido a que se efectúa mediante módem de bajos recursos2 y un ancho de banda reducido, siendo lentas las conexiones entre máquinas y servidores dentro de las instituciones. Por estas razones en el año 2011 se inició en el departamento SIMAYS el desarrollo de la Herramienta para la Migración y Administración de Servicios Telemáticos (HMAST) (Palma, 2013). Actualmente HMAST está en su segunda versión y cuenta con módulos para administrar los servicios telemáticos DHCP, MySQL, SSH, Apache y Bacula. Teniendo en cuenta que en la actualidad uno de los problemas que más afecta a las empresas es la pérdida de datos, se desarrolló en HMAST un módulo para la gestión de copias de seguridad, el cual utiliza el software Bacula. Este módulo permite administrar Bacula de manera más rápida y sencilla, el administrador tiene la posibilidad de añadir computadoras clientes y almacenamientos de manera remota, instalando y configurando los servicios correspondientes en cada una de ellas. El módulo se encarga de incluir en el fichero de configuración del “Director”, la información necesaria para que este se comunique con los clientes y almacenamientos, asegurando así que los datos de conexión sean más precisos, pues de realizar estas configuraciones de manera manual existen más probabilidades de que los datos proporcionados por el administrador sean incorrectos, provocando así mal funcionamiento en los servicios. Aunque el módulo permite la gestión de las copias de seguridad y brinda las facilidades antes mencionadas, existe un conjunto de funcionalidades que actualmente no se garantizan con la utilización del mismo, un ejemplo de ello es que : •

Al realizar la restauración de los datos de los clientes no se asegura que estos sean realmente sus propietarios, por lo que la información puede ser interceptada.

•

La mayoría de las empresas establecen políticas de programaciones de copias de seguridad para que estas se ejecuten durante la jornada no laboral, evitando la interrupción de las actividades de sus trabajadores. En ocasiones el proceso de realización de salvas continua durante el horario de trabajo, lo cual afecta en el

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Servidor de bajas prestaciones: servidor con 1 o 2 GB de RAM, menos de 2 GHz de procesamiento, tarjeta de red de 100 Mbyte/s.

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Módem de bajos recursos: modem con velocidad hasta 256 Kbyte/s.

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rendimiento y respuesta de las computadoras, y por consiguiente a los usuarios que interactúan con las mismas. •

Con el transcurso del tiempo los volúmenes de datos en las empresas crecen cada vez más, teniendo en cuenta que Cuba es un país subdesarrollado, en muchas ocasiones los dispositivos de almacenamiento asignados a las empresas no son suficientes para almacenar y respaldar los datos que allí se manejan, además el módulo para la gestión de copias de seguridad de HMAST no cuenta con funcionalidades que permitan optimizar la capacidad de almacenamiento utilizado.

Por las razones anteriormente descritas se plantea la necesidad de realizar una nueva versión de l módulo para administrar las configuraciones de la herramienta Bacula desde HMAST, con el objetivo de brindar solución a los problemas planteados.

Desarrollo En la presente investigación se decidió emplear el método científico analítico-sintético que permitió realizar un estudio de las características y funcionalidades de Bacula, específicamente las configuraciones que aún no se gestionan desde el módulo de copias de seguridad de HMAST, y que son necesarias para hacer copias de respaldo de manera más óptima. Para lograr un mejor entendimiento de la solución propuesta es importante conocer las definiciones que se presentan a continuación: HMAST Es una herramienta que integra los servicios de administración y migración de manera centralizada. La administración se puede realizar tanto de forma local como remota, esta última a través de conexiones seguras mediante el uso del protocolo SSH3. Tiene las funcionalidades necesarias para la gestión de usuarios, servidores y servicios telemáticos (Castañeda, 2014). Bacula Bacula es una solución de respaldos distribuida, multiplataforma y de código abierto que permite administrar y restaurar las copias de seguridad realizadas. Se basa en una arquitectura cliente-servidor que es muy eficiente y resulta fácil de usar, a la vez que ofrece muchas funcionalidades avanzadas para la administración de los datos almacenados, lo que facilita encontrar y recuperar archivos perdidos o dañados (Paul, 2016).

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SSH: es un protocolo que facilita las comunicaciones seguras entre dos sistemas usando una arquitectura cliente/servidor y que permite a los usuarios conectarse

a un host remotamente.

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El sistema Bacula cuenta con cinco componentes : •

Director: supervisa todas las funciones necesarias para las operaciones de copia de seguridad y restauración. Es el eje central de Bacula y en él se declaran todos los parámetros necesarios. Se ejecuta como un “demonio” en el servidor.

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Almacenamiento: gestiona donde se almacenarán los datos. Es responsable de escribir y leer en los dispositivos de almacenamiento que se utilicen para las copias de seguridad.

•

Catálogo: almacena la información necesaria para localizar donde se encuentran los datos respaldados de cada archivo, de cada cliente, entre otros.

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Consola: permite la interacción con el “Director” para todas las funciones del servidor.

•

Cliente: se encuentra instalado en cada máquina a salvaguardar y es específico al sistema operativo donde se ejecuta. Es el responsable para enviar al “Director” los datos cuando este lo requiera.

Copias de seguridad Las copias de seguridad se realizan con la finalidad de respaldar los datos. Estas permiten el restablecimiento de la información en el momento que se requiera, asegurando así el buen funcionamiento de las instituciones que las emplee (Flores, 2014).

Tipos de copias de respaldo Existen tres tipos de copias de respaldo, los que se combinan para formar las llamadas estrategias de copias de respaldo (Paul,2016):

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Copia completa: copia los datos que se encuentran en el origen y los almacena en el destino programado.

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Copia diferencial: copia los archivos y directorios que han sido creados y/o modificados desde la última copia completa.

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Copia incremental: se realiza partiendo de un respaldo total y en los siguientes procesos de copia solamente toma los datos que hayan cambiado desde el respaldo anterior.

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En el módulo se utilizan los tres tipos de copias de respaldo para de esta forma incrementar el rendimiento, ya que al combinar estos se incrementa la cantidad de respaldos realizados implicando la reducción del tamaño de los mismos, además disminuye el tiempo de ejecución y aumenta el rendimiento del sistema. Descripción del módulo Bacula de HMAST El módulo para la gestión de las copias de seguridad es utilizado para evitar la pérdida de los datos desde HMAST. Presenta una estructura modular y cuenta con una arquitectura cliente servidor, para de esta forma integrarse en un solo punto para facilitar su administración. Permite adicionar un servidor remoto como fuente de almacenamiento, modificarlo y eliminarlo en caso de que exista el mismo, de igual forma ocurre con los clientes. Además permite crear, modificar y eliminar copias de seguridad, programaciones de copias de seguridad, conjuntos de archivos, dispositivos de almacenamiento, entre otras funcionalidades. El módulo protege la información que se envía por la red con algoritmos de encriptación y utiliza un sistema de compresión para ahorrar espacio de almacenamiento (Castillo, 2014). A continuación se muestran algunas de las características presentes en Bacula:  Conexión: utiliza sus propios protocolos de comunicación, además del TCP y el UDP.  Autenticación: utiliza mecanismos de seguridad basados en CRAM-MD5, SSL, IP o nombre.  Encriptación de los datos: hace uso de las funciones de resumen: SHA y MD5.  Copias antiguas: recicla automáticamente las copias antiguas.  Programación de las copias: posee un sistema propio para las tareas programadas.  Dispositivos de almacenamiento: almacena las copias de seguridad en disco duro y dispositivos extraíbles.  Sistema operativo en clientes: sistema operativo basado en GNU/Linux.  Sistema operativo servidor: sistema operativo basado en GNU/Linux.  Funcionalidades: permite la gestión de clientes, conjuntos de archivos, almacenamientos, dispositivos de almacenamiento, agrupaciones de volúmenes, programaciones de copias de seguridad, copias de seguridad y configuraciones generales de los servicios.  Arquitectura: presenta arquitectura modular.

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 Reportes: utiliza una base de datos para registrar todos los elementos que se gestionan desde el módulo, y las copias de seguridad ejecutadas, además de los archivos que han sido salvados y recuperados. El sistema cuenta con un sistema de envío de mensajes de correo electrónico al administrador del servidor.  Administración: posee administración centralizada y distribuida.

Arquitectura: El módulo presenta una arquitectura N-Capas orientada al dominio, que es la empleada en HMAST. Como se muestra en la Figura 1 está distribuida en cinco componentes o paquetes: Presentación, Aplicación, Dominio, Persistencia e Infraestructura Transversal.

Herramientas y tecnologías a emplear: Para el desarrollo del módulo propuesto se utilizan las siguientes herramientas y tecnologías: Spring 3.1.1 como framework de desarrollo, Java como lenguaje de programación, IntelliJ IDEA 14.0.1 como Entorno de Desarrollo Integrado, Visual Paradigm 8.0 para UML como herramienta CASE, RapidSVN como sistema de control de versiones y GIMP como editor de imágenes.

Resultados y Discusión Del estudio realizado sobre las características y funcionalidades de Bacula, se obtuvo como resultado que existen parámetros de configuración que aún no se gestionan desde el módulo de HMAST. Sin embargo el servicio los utiliza, pues cada uno de ellos posee valores predeterminados, pero estos en su mayoría son valores muy elevados, que sólo podrán ser utilizados en empresas que cuentan con gran desarrollo económico y tecnológico. A continuación se realiza una descripción de cada uno de los elementos que se incluirán en esta versión, agrupados por las funcionalidades a las que pertenecen. Configuración del gestor de copias (Ver figura 1) (Bacula, 2015):

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Tiempo de espera de conexión de cliente (FD Connect Timeout): define el tiempo máximo que utilizará el “Director” para intentar conectarse con el Cliente, para iniciar la copia de seguridad, después de este tiempo el “Director” cancelará la copia. El valor predeterminado es de 30 minutos.

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Tiempo de espera de conexión de almacenamiento (SD Connect Timeout): define el tiempo máximo que utilizará el “Director” para intentar conectarse con el Almacenamiento, para iniciar la copia de seguridad, después de este tiempo el “Director” cancelará la copia. El valor predeterminado es de 30 minutos.

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Retención de estadísticas (Statistics Retention): define el período de tiempo que Bacula mantendrá las estadísticas de copias de seguridad en la base de datos después de finalizada la copia. Cuando este período de tiempo expira, si el usuario ejecuta el comando prune stats Bacula eliminará los registros de copias que sean anteriores al período de tiempo especificado. El valor predeterminado es de 5 años.

Figura 1: Prototipo de interfaz para gestionar la configuración del gestor de copias.

Configuración de copias de seguridad y copias de seguridad predefinidas (Ver figuras 2, 3, 4 y 5) (Bacula, 2015):

•

Máximo retardo de inicio (Max Start Delay): especifica el tiempo de retardo entre la hora programada y la hora de inicio real de la tarea. Por ejemplo, una copia de seguridad puede ser programada para iniciar a la 1:00 de la mañana, pero si existen otros trabajos en ejecución debe esperar a que terminen para empezar su ejecución. Si el retardo se establece en 3600 segundos (una hora) y la copia no ha empezado a funcionar antes de las 2:00 am, la misma se cancelará. Esto puede ser útil, por ejemplo, para evitar que las copias se ejecuten durante las horas diurnas. El valor predeterminado es 0, que indica que no hay límite.

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Podar volúmenes (Prune Volumes): generalmente la eliminación de volúmenes del Catálogo se especifica en la directiva AutoPrune del Pool. Si se especifica esta directiva en la copia de seguridad y el valor es Yes, se anulará el valor especificado en el recurso Pool. El valor por defecto es No.

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Reprogramar (Reschedule On Error): si esta directiva está habilitada, y la copia termina con algún error, la copia se volverá a programar según lo determinado por las directivas Reschedule Interval y Reschedule Times. Si se cancela la copia, no se volverá a programar. El valor predeterminado es no (es decir, la copia no será reprogramada). Esta especificación puede ser útil para portátiles, ordenadores portátiles, u otras máquinas que no siempre están conectados a la red o encendido.

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Intervalo de tiempo (Reschedule Interval): esta directiva cumple objetivo si la directiva Reschedule On Error = yes y la copia de seguridad termina con errores, en este caso la copia será reprogramada de acuerdo al tiempo especificado aquí.

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Repeticiones (Reschedule Times): esta directiva cumple objetivo si la directiva Reschedule On Error = yes y la copia de seguridad termina con errores, en este caso la copia será reprogramada tantas veces como se especifique aquí. Si no se define ningún valor en esta directiva, esta tomará el valor predeterminado que es cero, lo que significa que se estará reprogramando infefinidas veces hasta que la computadora esté accesible (puede provocar bajo rendimiento en el sistema).

•

Modo preciso (Accurate): el cliente sabe exactamente cuales archivos estaban presentes después de la última copia de seguridad. Por lo que es capaz de manejar archivos borrados o renombrados. Al restaurar un conjunto de archivos de la fecha especificada, Bacula es capaz de restaurar exactamente los archivos y directorios que existían en el momento de la última copia de seguridad antes de esa fecha y cuidará de que los archivos borrados se eliminan realmente.

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Máximo tiempo de ejecución (Max Run Time): especifica el tiempo máximo que una copia de seguridad puede permanecer en ejecución, a partir de cuando se inicia la misma, (no necesariamente el mismo tiempo que cuando se programó). Por defecto, el hilo del organismo de control terminará cualquier copia que se ha ejecutado más de 6 días. El tiempo de espera máximo del organismo de control es independiente de MaxRunTime y no se puede cambiar.

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Máximo tiempo de espera (Max Wait Time): especifica el tiempo máximo permitido que una copia de seguridad puede bloquear la espera de un recurso (por ejemplo, a la espera de un volumen sea montado, o en espera de los demonios de almacenamiento o cliente para realizar sus funciones), contados a partir de que se inicia la copia, (no necesariamente el mismo tiempo para cuando se programó).

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Podar copias de seguridad (Prune Jobs): generalmente la poda de las copias de la base de datos se especifica en la directiva AutoPrune del cliente. Si se especifica esta directiva en la copia de seguridad y el valor es Yes, se anulará el valor especificado en el recurso de cliente. El valor por defecto es No.

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Podar archivos (Prune Files): generalmente la poda de los archivos de la base de datos se especifica en la directiva AutoPrune del cliente. Si se especifica esta directiva en la copia de seguridad y el valor es Yes, se anulará el valor especificado en el recurso de cliente. El valor por defecto es No.

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Antes de copia (Run Before Job): el comando especificado se ejecuta como un programa externo antes de empezar la copia de seguridad. Esta directiva es opcional, pero si está definida, y si el código de salida de la ejecución del programa no es cero, entonces se cancelará la copia actual de Bacula.

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Después de copia (Run After Job): el comando especificado se ejecuta como un programa externo después de terminar la copia de seguridad, si la copia termina normalmente (sin error y sin ser cancelada). Esta directiva es opcional, pero si está definida, y si el código de salida de la ejecución del programa no es cero, entonces Bacula imprimirá un mensaje de advertencia.

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Después de copia fallida (Run After Failed Job): el comando especificado se ejecuta como un programa externo después de que la copia actual termina con cualquier estado de error. Esta directiva es opcional. La cadena de mando debe ser un nombre de programa válido o el nombre de un script de shell. Si el código de salida de la ejecución del programa no es cero, entonces Bacula imprimirá un mensaje de advertencia.

•

Antes de copia (Cliente) (Client Run Before Job): el comando especificado se ejecuta como un programa externo en el cliente antes de empezar la copia de seguridad. Esta directiva es opcional, pero si está definida, y si el código de salida de la ejecución del programa no es cero, entonces se cancelará la copia actual de Bacula.

•

Después de copia (Cliente) (Client Run After Job): el comando especificado se ejecuta como un programa externo en el cliente después de terminar la copia de seguridad, si la copia termina normalmente (sin error y sin ser cancelada). Esta directiva es opcional, pero si está definida, y si el código de salida de la ejecución del programa no es cero, entonces Bacula imprimirá un mensaje de advertencia.

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Figura 2: Prototipo de interfaz para gestionar la configuración básica de la copia de seguridad.

Figura 3: Prototipo de interfaz para gestionar la configuración avanzada de la copia de seguridad.

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Figura 4: Prototipo de interfaz para gestionar la configuración básica de la copia de seguridad predefinida.

Figura 5: Prototipo de interfaz para gestionar la configuración avanzada de la copia de seguridad predefinida.

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Configuración del cliente (Ver figura 6) (Bacula, 2015):

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Usar llave de encriptación (PKI Encryption): define si se desea utilizar mecanismos de seguridad mediante encriptación, para establecer la conexión segura entre el “Director” y el cliente cuando se desea recibir o enviar los datos de este último.

•

Usar firma (PKI Signatures): este parámetro cumple objetivo si la directiva PKI Encryption = yes, define si se desea utilizar firmas digitales para aumentar la seguridad en la conexión entre el “Director” y el cliente cuando se desea recibir o enviar los datos de este último.

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Par de claves (PKI Keypair): este parámetro cumple objetivo si la directiva PKI Encryption = yes, especifica la dirección del archivo que contiene la llave pública y la llave privada del cliente.

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Llave maestra (PKI Master Key): este parámetro cumple objetivo si la directiva PKI Encryption = yes, especifica la dirección del archivo de llave maestra, que será utilizado para recuperar los datos de un cliente, en caso de perder el archivo definido en la directiva PKI Keypair.

Figura 6: Prototipo de interfaz para gestionar la configuración del cliente.

Con esta solución el módulo para la gestión de copias de seguridad permitirá a las empresas cubanas la gestión y ejecución de las copias de respaldo, con el objetivo de evitar la pérdida de la información que allí se maneja, permitiendo optimizar el tiempo de ejecución de las copias de seguridad, el almacenamiento, y la seguridad de la

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información enviada a los clientes. Además de poder disponer de un servicio más sencillo e intuitivo para los administradores.

Conclusiones Los resultados obtenidos demuestran que con la utilización de los nuevos parámetros el módulo de Bacula no sólo contará con la capacidad de evitar la pérdida de información, sino que la gestión de las copias de seguridad se realizarán de una manera más óptima, en cuanto a rendimiento de los servicios, almacenamiento utilizado y seguridad en los datos. Además se concluye que: •

Se realizó un estudio de las diferentes características y configuraciones de Bacula, específicamente las que no se gestionaban desde el módulo que utiliza este software en HMAST, lo que permitió la selección de nuevos parámetros de configuración para implementar la solución.

•

Se desarrollaron nuevas configuraciones en las funcionalidades utilizadas para gestionar la configuración de: el “Director”, las copias de seguridad, las copias de seguridad predefinidas y los clientes, permitiendo optimizar el rendimiento del servidor, el almacenamiento utilizado para las copias de seguridad y la seguridad en la comunicación con los clientes.

Referencias BACULA

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