One-time Pads

Seguridad de la Información y Criptografía
Homework 1

This is the first homework for the cryptography class, and the topic is One-Time Pads. We make a program where we create two files with the same list of keys and a function to encrypt and decrypt a message or text with a size less or equal than the key.

At the end of this post I embed my complete code, but in the next part I try to explain how my code works.

What is an One-time pad?

"In cryptography, the one-time pad is a type of encryption which has been proven to be impossible to crack if used correctly. Each bit or character from the plaintext is encrypted by a modular addition with a bit or character from a secret random key of the same length as the plaintext, resulting in a ciphertext."

If the key is truly random, as large as or greater than the plaintext, never reused in whole or part, and kept secret, the ciphertext will be impossible to decrypt or break without knowing the key. So, the only bad thing about this method is if we don't be careful how the list of keys are saved or where, it can be insecure, but is better that the last time when we only encrypt a text rotating the alphabet or changing the position of the alphabet.

My code

First of all, I create a function where the program open two different files, "keys1" and "keys2", then choose a random number between 32 and 126, for convert that number into a ASCII char character, and write a line of characters with a length defined in the beginning of the code (KEY_SIZE).

def create_files_with_keys(n):
  file1 = open('keys1', 'w')
  file2 = open('keys2', 'w')

  for i in range(n):
    key = ''
    for j in range(KEY_SIZE):
      key = key + chr(int(random.uniform(32,126)))
    key = key + '\n'
    file1.write(key)
    file2.write(key)

  file1.close()
  file2.close()

In this image I show what happens when I run my program. In the main function I call to "create_files_with_keys(n)", and the files were created.

And in this case I only create 4 keys, that I defined in the beginning of the code with a global variable. Check that the same keys were written in the two files.

Now for encrypt a message I read line by line in the file with the keys and save it in an array, then write again the keys in the file less the first that we need to use for the encryption.

I use the module for encrypt the message. And for debug print the message, the current key, and the ciphertext.

def encrypt(message):
  keys_file = open('keys1', 'r')
  ciphertext = ''
  residue = []

  for line in keys_file:
    residue.append(line.strip('\n'))
  keys_file.close()

  keys_file = open('keys1', 'w')
  for i in range(len(residue)-1):
    line = residue[i+1] + '\n'
    keys_file.writelines(line)

  message = message.zfill(KEY_SIZE)
  alphabet = map(chr, range(32,126))

  for i in range(KEY_SIZE):
    suma = alphabet.index(message[i]) + alphabet.index(residue[0][i])
    mod = suma%94
    ciphertext = ciphertext + alphabet[mod]

  print 'Message to encrypt: ' + message
  print 'Key used to encrypt: ' + residue[0]
  print 'Message encrypted: ' + ciphertext
  return ciphertext

For this time I use the file "keys2" to get the first key and can decrypt the message.

For debug I print the ciphertext, the key used (it must be the same for encrypt), and the message decrypted.

def decrypt(ciphertext):
  keys_file = open('keys2', 'r')
  message = ''
  residue = []

  for line in keys_file:
    residue.append(line.strip('\n'))
  keys_file.close()

  keys_file = open('keys2', 'w')
  for i in range(len(residue)-1):
    line = residue[i+1] + '\n'
    keys_file.writelines(line)

  alphabet = map(chr, range(32,126))

  for i in range(KEY_SIZE):
    suma = alphabet.index(ciphertext[i]) - alphabet.index(residue[0][i])
    mod = suma%94
    message = message + alphabet[mod]

  print 'Message to decrypt: ' + ciphertext
  print 'Key used to decrypt: ' + residue[0]
  print 'Message decrypted: ' + message.lstrip('0')
  return message.lstrip('0')

And finally the main function, where I used the number of keys created in the files for receive the same quantity of messages to encrypt and decrypt.

def main():
  create_files_with_keys(N_KEYS)
  print '\n'
  for i in range(N_KEYS):
    message = raw_input('Write a message: ')
    print '\n'
    ciphertext = encrypt(message)
    print '\n'
    message = decrypt(ciphertext)
    print '\n'
  print '\n'

Here's an example of how I write a message, the message is encrypted, the key in one files is deleted, then send the message to the function for decrypt, use the first key in the other file, delete the key and decrypt the message.

Complete code

References
One-Time Pad - Definition

Tutorial Octave

Automatización y Control de Sistemas Dinámicos
Laboratorio: Entrada 1

¿Qué es Octave?

GNU Octave es un lenguaje de alto nivel destinado para el cálculo numérico. Provee una interfaz sencilla, orientada a la línea de comandos, que permite la resolución de problemas numéricos, lineales y no lineales, además permite la ejecución de scripts.

Octave posee una gran cantidad de herramientas que permiten resolver problemas de álgebra lineal, cálculo de raíces de ecuaciones no lineales, integración de funciones ordinarias, manipulación de polinomios, integración de ecuaciones diferenciales ordinarias y ecuaciones diferenciales algebraicas. Sus funciones también se pueden extender mediante funciones definidas por el usuario escritas en el lenguaje propio de Octave.

Ir a la página principal de Octave.

Características de Octave:

• La sintaxis es similar a la utilizada en MATLAB, por lo que se le considera precisamente la versión libre de MATLAB.
• Es un lenguaje interpretado.
• No permite punteros.
• Se pueden generar scripts.
• Soporta gran parte de las funciones de la biblioteca estándar de C.
• El lenguaje está pensado para trabajar con matrices y provee mucha funcionalidad para trabajar con éstas.

Instalación

Usando Ubuntu como sistema operativo, Octave puede ser instalado desde el instalador de paquetes synaptic o desde línea de comandos con apt-get. El nombre del paquete a instalar se llama octave3.2, en una de sus versiones más estables.

esteban@presario:~$ sudo apt-get install octave3.2

Correr octave

Para hacer uso de octave, abrimos una terminal o consola de comandos, y escribimos octave.

esteban@presario:~$ octave

Esto nos desplegará información de la versión que tenemos instalada actualmente en nuestra computadora y así entramos a la consola de octave, muy parecida a la usada en python, y es aquí donde empezaremos a escribir cálculos matemáticos para nuestro primer ejemplo.

GNU Octave, version 3.2.4
Copyright (C) 2009 John W. Eaton and others.
This is free software; see the source code for copying conditions.
There is ABSOLUTELY NO WARRANTY; not even for MERCHANTABILITY or
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  For details, type `warranty'.

Octave was configured for "i686-pc-linux-gnu".

Additional information about Octave is available at http://www.octave.org.

Please contribute if you find this software useful.
For more information, visit http://www.octave.org/help-wanted.html

Report bugs to  (but first, please read
http://www.octave.org/bugs.html to learn how to write a helpful report).

For information about changes from previous versions, type `news'.

octave:1>

Salir de octave

Para salir de la línea de comandos dentro de octave, basta con escribir quit o exit y presionar enter.

octave:1> exit

esteban@presario:~$ 

Nociones básicas

Lo siguiente es una sesión simple que realice en octave. En ella podemos ver como es posible asignar valores a las variables, hacer operaciones fundamentales sencillas, uso de vectores, y multiplicación básica de un vector, así como ver de nuevo el valor que tenemos en una variable y como es posible cambiar su valor.

Pero todo esto lo explico más a detalle en las siguientes secciones.

octave:1> a = 2*3
a =  6
octave:2> b=[1 2 3 4]
b =

   1   2   3   4

octave:3> c = a*b
c =

    6   12   18   24

octave:4> d = c/2
d =

    3    6    9   12

octave:5> a
a =  6
octave:6> a = a*5
a =  30
octave:7> quit

Cambe mencionar que cuando salimos de octave, todas las variables usadas son liberadas, por lo que al entrar de nuevo, no se habrá guardado nada de nuestra sesión anterior.

Guardar una sesión

Octave almacena los comandos ejecutados previamente por el usuario, incluso órdenes ejecutadas en sesiones anteriores, el archivo donde se guarda el historial se encuentra en el directorio home del usuario y lleva el nombre de .octave_hist. Gracias a esta característica podemos buscar un comando ejecutado previamente.

Pero al salir de Octave se perderán todas las variables que se han creado. Para eso existen los comandos save y load, que sirven para guardar una sesión y así recuperar las variables que ya teníamos asignadas.

Enseguida podemos ver la asignación de algunas variables, y como al terminar de usarlas se guardan en una sesión llamada "prueba".

octave:1> a = 5
a =  5
octave:2> b = 3
b =  3
octave:3> c = a*b
c =  15
octave:4> save prueba
octave:5> quit

Si en una siguiente ocasión regresamos a octave, si queremos ver alguna variable que habíamos usado anteriormente, vemos que esta ya no existe y se lanza un error. Pero después de cargar la sesión "prueba", previamente guardada, podemos recuperar todas las variables usadas.

octave:1> c
error: `c' undefined near line 1 column 1
octave:1> load prueba
octave:2> c
c =  15
octave:3>

También es posible recuperar específicamente alguna o algunas variables.

octave:1> load prueba a c
octave:2> a
a =  5
octave:3> b
error: `b' undefined near line 3 column 1
octave:3> c
c =  15
octave:4>

Vemos que solo recuperamos la variable "a" y "c", por lo tanto "b" lanza error, ya que no esta definida aún.

Operaciones aritméticas y cosas útiles

En la siguiente sesión de octave muestro el uso de operaciones aritméticas comunes. Agregue el signo "#", usado para comentarios, para explicar lo que se hace en cada línea.

octave:1> # Se respetan las reglas para el orden de operaciones
octave:1> 4 + 10 / 5 - 3
ans =  3


octave:2> # Es buena practica usar paréntesis para evitar conflictos
octave:2> (4 + 10) / (5 - 3)
ans =  7


octave:3> # Para calcular potencias existen dos formas
octave:3> 2^8
ans =  256
octave:4> 2**8
ans =  256


octave:5> # Negación de una variable
octave:5> a = 4
a =  4
octave:6> -a
ans = -4


octave:7> # Para ocultar la respuesta de salida se usa ";" al final
octave:7> a = 2^3
a =  8
octave:8> a = 2^3;


octave:9> # Podemos crear vectores
octave:9> v = [3 1 7 9]
v =

   3   1   7   9



octave:10> # Para obtener la transpuesta
octave:10> v.'
ans =

   3
   1
   7
   9



octave:11> # Octave es bueno para operar con matrices
octave:11> m = [1 2 3;4 5 6;7 8 9]
m =

   1   2   3
   4   5   6
   7   8   9

octave:12> m.'
ans =

   1   4   7
   2   5   8
   3   6   9



octave:13> # Podemos introducir varios comandos en una misma línea
octave:13> base=10, altura=4, A=(base*altura)/2
base =  10
altura =  4
A =  20


octave:14> # Podemos ocultar algunas operaciones
octave:14> base=10; altura=4; A=(base*altura)/2
A =  20


octave:15> # También podemos liberar una variable
octave:15> A
A =  20
octave:16> clear A
octave:17> A
error: `A' undefined near line 17 column 1


octave:17> # Variables predefinidas

octave:17> 1.2*4.4
ans =  5.2800
octave:18> # ans muestra el último resultado
octave:18> ans
ans =  5.2800


octave:19> pi
ans =  3.1416


octave:20> e
ans =  2.7183


octave:21> Inf
ans = Inf


octave:22> # Secuencias de números
octave:22> 1:9
ans =

   1   2   3   4   5   6   7   8   9



octave:23> # Secuencias con paso entre números
octave:23> 1:0.5:4
ans =

    1.0000    1.5000    2.0000    2.5000    3.0000    3.5000    4.0000

Funciones matemáticas y trigonométricas

Octave incluye una serie de funciones matemáticas y trigonométricas que nos ayudan a simplificar algunos cálculos, la siguiente tabla muestra algunas de ellas.

sqrt(x)	Raíz cuadrada de x
abs(x)	Valor absoluto de x
log(x)	Logaritmo neperiano de x
log2(x)	Logaritmo en base a 2 de x
log10(x)	Logaritmo en base a 10 de x
exp(x)	Exponente
pow2(x)	Para cada elemento de x, calcula 2^x
rem(x,y)	Resto entre la división de x e y (módulo)
round(x)	Redondeo de x al entero mas cercano
ceil(x)	Redondeo al entero superior de x
floor(x)	Redondeo al entero inferior de x
sin(x)	Devuelve el seno de x
cos(x)	Devuelve el coseno de x
tan(x)	Devuelve el tangente de x
sec(x)	Devuelve el secante de x
csc(x)	Devuelve el cosecante de x
ctg(x)	Devuelve el cotangente de x
gcd(x,y)	Calcula el máximo común divisor entre x e y
lcm(x,y)	Calcula el mínimo común múltiplo entre x e y
x(n)	Regresa el n-ésimo elemento del vector x
x(n,m)	Regresa el elemento que se encuentra en la fila n y columna m.
x(n,:)	Devuelve todos los elementos de la fila n
rand(n,m)	Crea una matriz aleatoria uniformemente distribuida de n×m, si se invoca con un solo escalar crea una matriz aleatoria cuadrada de n elementos
zeros(n,m)	Crea una matriz n×m con sus elementos iguales a 0, si se invoca con un solo escalar crea una matriz cuadrada de n elementos
ones(n,m)	Crea una matriz n×m con sus elementos iguales a 1, si se invoca con un solo escalar crea una matriz cuadrada de n elementos
sum(x)	Devuelve la suma de los elementos del vector x o la suma de los elementos de cada columna de la matriz x
max(x)	Devuelve el máximo para cada columna de la matriz x o el máximo de los elementos del vector x
min(x)	Devuelve el mínimo elemento del vector x o el mínimo elemento para cada columna de la matriz x
sort(x)	Ordena de menor a mayor los elementos del vector x

Sistemas de ecuaciones

Para la solución de ecuaciones lineales usamos a\b.

3x+2y+z=1
5x+3y+4z=2
x+y-z=1

octave:1> a=[3,2,1; 5,3,4; 1,1,-1]
a =

   3   2   1
   5   3   4
   1   1  -1

octave:2> b=[1;2;1]
b =

   1
   2
   1

octave:3> a\b
ans =

  -4.00000
   6.00000
   1.00000

Lo que se interpreta como "x = -4", "y = 6" y "z = 1".

Crear scripts y funciones

Bueno como ya vimos octave es una gran herramienta para hacer cálculos matemáticos y es muy bueno en el manejo de matrices, pero hasta ahora solo hemos hecho algunas cosas simples desde línea de comandos, lo cual no suele ser algo viable cuando se necesita crear un procesamiento un poco más complejo.

Por lo que tenemos la opción de poder escribir el código en un archivo, y darle la extensión .m reconocida por octave, en la cual podemos escribir todas las operaciones, además de hacer uso de ciclos y condiciones, al escribir de forma continua las operaciones tal y como las haríamos desde línea de comandos, lo llamamos script, y aquí tenemos un ejemplo.

Es un ejemplo tal vez un poco tonto o sin sentido, pero la idea es poner de ejemplo el uso de la sentencia for y los if else. Lo que hace es crear un vector de 7 elementos, y mediante el ciclo for pasamos de elemento por elemento, si el número es mayor a 0.5 escribe "Alto" y en caso contrario "Bajo".


Desde línea de comandos dentro de octave, basta con escribir el nombre del archivo donde escribimos nuestro código y veremos su ejecución.

octave:1> simplescript
0.766650 = Alto
0.778489 = Alto
0.651956 = Alto
0.715153 = Alto
0.389429 = Bajo
0.608944 = Alto
0.429080 = Bajo
octave:2>

Y también podemos crear nuestras propias funciones, que reciban parámetros y que den como salida algún resultado, o que al llamarlas hagan alguna acción, en este caso recibe el nombre de un archivo y un número N, crea el archivo y hace una lista de N filas enumeradas desde 0 a N y coloca un número aleatorio.


Es importante saber que los archivos deben de estar en la carpeta desde donde se ejecuta "octave" para poder hacer uso de las funciones, en otro caso tendría que ponerse la ruta para llegar al archivo del script o la función.

Gráficas 2D y 3D

Y como ya alargue demasiado esta entrada, ya no me extiendo mucho en la creación de gráficas desde Octave, ya que en realidad ocuparía una entrada del largo de esta para hacer cosas buenas, pero veamos esta gran utilidad que nos provee con unos simples ejemplos escritos desde la línea de comandos y la gráfica que resulta de cada una.

octave:1> x = rand(30,1);
octave:2> plot(x)

La siguientes líneas las obtuve de un tutorial mencionado al final en referencias, y dan como resultado la creación de una gráfica tridimensional.

octave:1> x=[-2:0.1:2];
octave:2> [xx,yy]=meshgrid(x,x);
octave:3> z=sin(xx.^2 - yy.^2);
octave:4> grid
octave:5> mesh(x,x,z)

Fue un poco extensa la entrada, pero trate de abarcar todos los aspectos fundamentales de octave, y espero les sea de ayuda.

Referencias:
Introducción a GNU Octave
Octave Ubuntu
GNU Octave - Wikipedia
Manual de Octave
Tutorial rápido de Octave

Tautología

Verificación y Validación de Software
Entrada 2

¿Qué es una Tautología?

Tautología es una fórmula de un sistema que resulta verdadera para cualquier interpretación. En otras palabras, se trata de una expresión lógica que es verdadera para todos los posibles valores de verdad de sus componentes atómicos.

Determinar si una fórmula es una tautología

Para determinar si una fórmula cualquiera es una tautología, basta con considerar todas las posibles interpretaciones de las fórmulas atómicas, y calcular el valor de verdad del todo. Esto se logra mediante una tabla de verdad.

Tarea

Encontrar por nosotros mismos una fórmula que resulte ser una tautología. Esta debe contener por lo menos 3 variables y 4 conectivos, que pueden ser operadores de negación, disyunción y conjunción.

Solución

La forma en que logre encontrar una tautología fue en un inicio a "prueba y error", ya que lo que estaba haciendo era escribir una fórmula cualquiera, creada con operadores al azar y luego probar mediante una tabla de verdad si esta daba como resultado siempre un valor "verdadero" o 1, pero resultaba ineficiente ya que era tardado probar con las 8 diferentes entradas de valores posibles, representadas en una tabla de verdad.

Entonces para no perder tiempo en verificar cada fórmula creada, decidí hacer un programa en python que me ayudara a verificar más rápidamente si mi fórmula daba verdadero para todas las diferentes y posibles entradas, según una tabla de verdad.

Programa tatutologia.py


Entonces lo que se hace es escribir mediante funciones, en el apartado de la variable formula, los operadores lógicos de la fórmula que se desea probar.

Una de las fórmulas que probé fue la siguiente:
F(A,B,C) = (A|¬B)^(C|¬C)

La cual escrita en el programa cambiaba la variable formula por:
formula = bool(conjuncion(disyuncion(A, negacion(B)) , disyuncion(C, negacion(C))))

Y el resultado que arrojo no fue una tautología ya que en más de una entrada dio como resultado False.

Luego hice unos cambios en la fórmula, y me resulto una tautología, y la fórmula usada fue:
F(A,B,C) = ((A|¬A) | ¬B) ^ (C|¬C)

Cuya fórmula escrita en mi programa es:
formula = bool(conjuncion(disyuncion(disyuncion(A, negacion(A)), negacion(B)) , disyuncion(C, negacion(C))))

Y la captura de pantalla de la ejecución donde se muestra que para la tabla de verdad dada, siempre da como resultado un True.

Árbol

P = ((A|¬A) | ¬B) ^ (C|¬C)

Tabla de verdad

Para comprobar con la tabla de verdad que todos los valores dan Verdadero, hacemos paso por paso, tal y como se desglosa en el árbol y vemos que obtenemos como resultado en la última columna los valores de 1 o Verdadero.

Nota: En el programa mostrado también se incluyeron funciones para comprobar fórmulas donde se incluyen el operador condicional y bicondicional, pero solo fueron para probar algunos ejemplos de tautologías encontradas en internet, y así verificar que el programa estaba haciendo lo correcto.

Referencias:
Definición de Tautología

Ciphertext

Seguridad de la Información y Criptografía
Agregado 1

In the cryptography class, we have to create a program that we can use to encrypt and decrypt a message, we must publish a ciphertext, that can be decrypted by our classmates, and I can try decrypt the ciphertext of someone else. The person who decrypts a messaje, earns one extra point.

Here's my ciphertext:

6mct1RlAct6mqUmN1RlAqUJQ5SqUjJ1RctFT1RlActIbCMlAweOI,hIbOIMX8CT0sOIbCMlAweOIlAXWOIlAbdwe8C.zIbhwIblAhwwelAivXWwe8C8CT0lA,h.zWD.z!s-PlA:7T0CMlAOIT0WDweCMlAweCMbdT0,h.zT0!sweCMlA8Cwe0,we!shwweCMlAT0MXT0,hT0OIhwIblAhwweCMhwwelAXWOIT0lA0,T0CMwelAIb,hXW!sMXT0PZlAv.T0OIlA!sIbiv8CT0hwIblACMXWlAbd8C.zsOwe8CT0lAWD.z,hMXIb8C.zT0lA,hIbOIMX8CT0lAwe!slAsOT0!sWDT0hwIblAa}sObdwe8C.zIblAKgT0!sT0,hMX.z,hIb-PlAGqXW8CT0OIMXwelA!sT0lA0,T0MXT0!s!sT0PZlA!sIbCMlAweCMbd.zT0CMlA8Cwe0,we!shwweCMlAv.T0OIlA,hIbOICMweivXW.zhwIblAT0bdIbhwwe8CT08CCMwelAhwwelA!sIbCMlAbd!sT0OIIbCMlACMwe,h8CweMXIbCMlAhwwe!slAT08CsOT0lAMXIbMXT0!slAVLlAhwweei.zOI.zMX.zWDT0lAhwwe!slAa}sObdwe8C.zIb3YlA!sT0lAqUCMMX8Cwe!s!sT0lAhwwelA!sT0lA7cXWwe8CMXwePZlAXWOIT0lAweCMMXT0,h.zIbOIlAweCMbdT0,h.zT0!slAT0,hIb8CT0LlT0hwT0lA,hIbOIlAbdIbMXweOI,h.zT0!slACMeiXW,h.zweOIMXwelAbdT08CT0lAhwweCMMX8CXW.z8ClAXWOIlAbd!sT0OIweMXT0lAweOIMXwe8CIb-PlA5Swe8CCMweivXW.zhwT0lAbdIb8ClA!sIbCMlACM.zOI.zweCMMX8CIbCMlAT0ivweOIMXweCMlAhwwe!slAa}sObdwe8C.zIbPZlA!sT0lAbd8C.zOI,hweCMT0lA:7we.zT0lAWDXWwe!sT0lAv.T0,h.zT0lACMXWlAbdT0MX8C.zT0lAT0lA0,Ib8ChwIblAhwwelACMXWlAOIT0WDwelAweCMbdT0,h.zT0!slA!s!sweWDT0OIhwIblA,hIbOICM.zivIblA!sIbCMlAbd!sT0OIIbCMlA8CIb0,T0hwIbCMlAd8XWwelAbdIbhw8CT0OIlACMT0!sWDT08ClAT0lACMXWlAbdXWwe0,!sIblAVLlAhwweWDIb!sWDwe8ClA!sT0lA!s.z0,we8CMXT0hwlAT0lA!sT0lAivT0!sT02V.zT0-P

Ejemplo de Fracciones Parciales

Automatización y Control de Sistemas Dinámicos
Agregado 1

El método de las fracciones parciales consiste en descomponer un cociente de polinomios en una suma de fracciones de polinomios de menor grado.

Es utilizado como procedimiento intermedio en la resolución de algunas integrales.

Fracciones Parciales

Yo cree el documento, tratando de explicar el procedimiento, tomando en cuenta que ya se tiene un conocimiento previo en la resolución de estos problemas.

Enlaces relacionados:
Integración de funciones racionales, por fracciones parciales

¿Qué es la Verificación y Validación de Software?

Verificación y Validación de Software
Entrada 1

Es un conjunto de procesos de comprobación y análisis que aseguran que el software que se desarrolla está acorde a su especificación y cumple las necesidades de los clientes.

Los objetivos de las actividades de verificación y validación son valorar y mejorar la calidad de los productos del trabajo generados durante el desarrollo y modificación del software.

Los atributos de la calidad deben ser la corrección, la perfección, la consistencia, la confiabilidad, la utilidad, la eficacia, el apego a los estándares y la eficacia de los costos totales.

Hay dos tipos de verificación: formal y del ciclo de vida. Esta última consiste en el proceso de determinar el grado de los productos de trabajo de una fase dada del ciclo de desarrollo cumplen con las especificaciones establecidas durante las fases previas. La verificación formal es una rigurosa demostración matemática de la concordancia del código fuente con sus especificaciones.

La validación es la evaluación del software al final del proceso de desarrollo del software para determinar su conformidad con los requisitos IEEE.

La verificación y validación implican la valoración de los productos de trabajo para determinar el apego a las especificaciones, incluyen las especificaciones de requisitos, la documentación del diseño, diversos principios generales de estilo, estándares del lenguaje de instrumentación, estándares del proyecto, estándares organizacionales y expectativas del usuario, al igual que las meta especificaciones para los formatos y notaciones utilizadas en la especificación de productos diversos.

¿Qué es verificación?

La verificación se enfoca más al proceso de evaluación del sistema o componentes ya que permite determinar si los productos de una determinada fase del desarrollo satisfacen las condiciones impuestas en el inicio de la etapa.

¿Qué se debe tener en la verificación?

• Consistencia: vigilar que la información sea coherente.
• Precisión: corrección de la sintaxis.
• Completitud: lagunas en capacidad deductiva.

Lo que se hace en la verificación:

• Identifica desviaciones con estándares y requerimientos.
• Recolecta datos para mejorar el proceso.
• Verifica que el producto:
  - Cumpla con los requerimientos.
  - Cumpla con los atributos de calidad.
  - Se ajuste a las regulaciones, estándares y procedimientos definidos.
  

¿Qué es validación?

La validación también es una evaluación del sistema o de componentes, solo que es en el transcurso o al final del proceso del desarrollo, donde se determina si cumple con lo especificado.

Aspectos en la validación:

• Construir el sistema correcto.
• Evaluar la conformidad con la especificación de requisitos.

Métodos formales de verificación

Entre los métodos de verificación más utilizados, se encuentran:

• Aserciones E/S: El programa, en lógica de Hoare, se especifica mediante aserciones que relacionan las entradas y salidas del programa. Se garantiza que si la entrada actual satisface las restricciones de entrada (precondiciones) la salida satisface las restricciones de salida (poscondiciones).
• Precondición más débil: Consiste en dada una poscondición POST, encontrar, operando hacia atrás, un programa S tal que la precondición se satisfaga en un amplio conjunto de situaciones.
• Inducción estructural: La inducción estructural es una técnica de verificación formal que se basa en el principio de inducción matemática.

Ejemplos de grandes pérdidas por errores de software

El desorbitado Mars Climate en 1998

Después de un viaje de 286 días desde la tierra, la nave "Mars Climate Orbiter" encendió sus motores para ponerse en órbita alrededor de Marte. Al llegar a Marte, la sonda debía modificar su trayectoria y reducir su velocidad, de forma que se mantuviera orbitando alrededor del planeta. Los motores arrancaron, pero el ingenio entró demasiado en la atmósfera del planeta, provocando que se estrellara en su superficie.

La causa fue que el software que controlaba los propulsores del Mars Orbiter usaban unidades imperiales (libras de fuerza) en lugar de unidades métricas (Newtons), como especificaba la NASA.

Pérdida: 125 millones de dólares.

Apagón de 2003 en Norteamérica

Privó de electricidad a un estimado de 50 millones de personas. El apagón se debió a un error en el software de monitoreo basado en Unix de General Electric, que impidió que los operadores se dieran cuenta de un corte local de energía. El efecto dominó de la falla afectó a ocho estados de Estados Unidos y a Ontario, en Canadá.

Problema del año 2000

El problema del año 2000, también conocido como efecto 2000 o por el numerónimo Y2K, es un bug o error de software causado por la costumbre que habían adoptado los programadores de omitir la centuria en el año para el almacenamiento de fechas, asumiendo que el software sólo funcionaría durante los años cuyos nombres comenzaran con 19. Lo anterior tendría como consecuencia que después del 31 de diciembre de 1999, sería el 1 de enero de 1900 en vez de 1 de enero de 2000.

Por ejemplo los programas que cuentan el número de años a través de la sustracción de las fechas, obtendrían una cantidad de años negativa. Si una persona nació en 1977, la edad de esta persona en 2000 sería: 00-77 = -77 años.

Y relacionado con este último ejemplo les dejo la primer parte del capítulo de Dilbert donde se enfrentan al problema del año 2000.

Fuentes consultadas:
Introducción a la verificación y validación
Métodos formales
Los errores informáticos más costosos
Problema del año 2000

Aplicación de una Red Neuronal

Redes Neuronales
Reporte 1

Reconocimiento de personas mediante voz

"Un sistema de reconocimiento de voz es una herramienta computacional capaz de procesar la señal de voz emitida por el ser humano y reconocer la información contenida en ésta, convirtiéndola en texto o emitiendo órdenes que actúan sobre un proceso."

Los sistemas de reconocimiento de habla diseñados para dar órdenes a un computador se llaman control por comandos. Estos sistemas reconocen un vocabulario muy reducido, lo que incrementa su rendimiento.

La idea es crear un programa para reconocimiento de personas mediante la voz, la cual puede ser usado en varios panoramas, en mi caso la idea es usarlo específicamente en una casa inteligente, la cual el sistema pida que diga alguna frase a la persona que llegue a la casa y esta identifique cuál de los habitantes es el que ha llegado, y así crear acciones inmediatas que frecuentemente hace esta persona, como el encender las luces del cuarto o encender la computadora.

Una de las librerías que puede ser utilizada para el preprocesamiento de la voz es python-pocketsphinx.

Identificar texto en imágenes

"Proceso dirigido a la digitalización de textos, los cuales identifican automáticamente a partir de una imagen símbolos o caracteres que pertenecen a un determinado alfabeto, para luego almacenarlos en forma de datos, asi podremos interactuar con estos mediante un programa de edición de texto o similar."

Existen en el mercado de aplicaciones móviles varias opciones que nos permiten tomar fotografías a un póster o libro, y luego se busca en la imagen la incidencia de texto el cual puede ser traducido directamente en la imagen o procesado para copiarlo directo a un archivo de texto. Entonces la idea es hacer mediante una red neuronal el reconocimiento de caracteres para esta obtención de texto.

Podía ser algo redundante y de lo cual ya hay muchas aplicaciones que lo hacen o incluso librerías que facilitan este reconocimiento, pero lo importante es aprender a hacerlo.

Para esto existe una herramienta que podría ser de gran ayuda con el nombre de PyTesser.

Páginas consultadas:
PyTesser
Reconocimiento de voz
Reconocimiento de caracteres