En análisis de sistemas, se conoce redundancia como la disposición de más de un recurso, normalmente de similares características a otro existente, para la ejecución de una misma tarea que se considera crítica o prioritaria. Se emplea en sistemas conocidos como sistemas de seguridad y sistemas de sistemas de alta disponibilidad.

No confundir con seguridad perimetral ó seguridad operativa que está relacionada con las intrusiones y las vulnerabilidades de los sistemas.

Fallo Fallo es la interrupción en la función de un sistema, subsistema, parte, dispositivo, componente o elemento que lo forma.

Por su cuantía, un fallo puede ser simple o múltiple.

Por su naturaleza, un fallo puede ser visible o invisible. Un fallo visible implica que la situación ha resultado en un error y este se ha detectado. Un error en un sistema es la representación o manifestación de un fallo cometido en el estado actual o en un estado anterior. Un fallo invisible es un fallo que no da como resultado un error, bien porque no hay error o porque el error no se ha detectado. Un doble fallo, puede dar como resultado una situación correcta, cuando en realidad el sistema es doblemente inseguro. Al tiempo que transcurre entre un fallo y la representación de su error, se denomina latencia del fallo.

Modo degradado Generalmente, un fallo conduce a una situación que se denomina modo degradado de funcionamiento. Este modo establece unas limitaciones funcionales, operativas, técnicas o de seguridad que se establecen en tiempo de diseño.

Sistemas de seguridad La seguridad es un concepto muy amplio que recoge todo lo necesario para establecer una relación de confianza entre el sistema y el operador.

Seguridad en las comunicaciones. Seguridad en la operación. Seguridad en la protección de los datos. Seguridad perimetral y control de accesos. Seguridad en el almacenamiento de los datos. Seguridad basada en privilegios y perfiles. Seguridad de funcionamiento en ambientes peligrosos. Seguridad de uso.

En general podemos definir la seguridad a partir de un conjunto de situaciones que se deben evitar. Para ello se definen dichas situaciones y se analiza el sistema de manera matemática.

Los sistemas de seguridad en análisis de procesos, son sistemas en los que un proceso se ejecuta como una máquina de estados finitos, en la que se definen los estados que están permitidos. Los estados posibles implican seguridad en la operación, que significa conocer de antemano cual va a ser la situación futura de todos los recursos del sistema. El conocimiento de todas las variables del sistema y sus recursos asociados de manera anticipada, permite un aprovechamiento eficaz y una operación segura. Además en este modo de funcionamiento, el sistema dispone de los recursos necesarios para moverse entre los diferentes estados sin interrupciones, más allá de las que establecen las prioridades internas y/o externas del proceso que se está ejecutando. Además, un sistema de seguridad debe evitar fallos, y en los fallos que ocurren, poner los medios para que las consecuencias sean los mínimos daños como sea materialmente posible.

Un sistema de seguridad cuenta con la característica que permite que ante un fallo el sistema no cometa errores aún estando en un modo de funcionamiento degradado. Uno de los mecanismos que se emplean es detener la operación. En informática se considera que el ordenador más seguro es el ordenador apagado.

Generalmente los sistemas se protegen ante un fallo simple, pero hay arquitecturas que defienden al sistema de un fallo doble. A los sistemas de seguridad se les denomina comúnmente intrínsecamente seguros, no confundir con sistemas de seguridad intrínseca, ya que la seguridad es un parámetro funcional cuantificable como la velocidad, las dimensiones o la masa de un objeto, formando parte de su diseño y modo de funcionamiento.

Integridad Un sistema es seguro cuando es capaz de mantener su integridad en favor de la seguridad. Se establecen criterios cuantitativos que valoran como de seguro es un sistema mediante los niveles Safety Integrity Level (SIL; en español, Nivel de Integridad en la Seguridad).

Los mecanismos más habituales para mantener un nivel SIL son el mecanismo de fallo seguro. Este mecanismo consiste en que ante una eventualidad de fallo, el sistema pasa a un modo seguro, conocido y estable, de tal manera que no afecta a la seguridad de los sistemas de orden superior y en último caso a la seguridad en la operación.

Mantienen el nivel de seguridad dentro de unos márgenes que convencionalmente se admiten como tolerables.

Retorno Si una máquina de procesos lógicos se encuentra en un modo de fallo protegido, cuenta con los recursos necesarios para cambiar de estado a un estado seguro. Los fallos protegidos, son alteraciones del proceso o arquitectura del sistema que ofrecen caminos de retorno desde un estado no seguro, de vuelta a un estado seguro. Estas modificaciones a la función normal otorgan al sistema integridad ante fallos.

Si una máquina de estados se encuentra en un fallo no protegido, no cuenta con los recursos propios para modificar la situación. La tarea de devolución a un estado seguro se denomina reparación y consiste en la sustitución de elementos en fallo por otros funcionalmente correctos.

En función de como se realiza la sustitución, puede ser: Reemplazo en caliente, si no es necesario detener el servicio. Reemplazo en frío si es necesario desconectar la máquina o una de sus partes para la intervención.

Redundancia Las redundancias son el empleo de recursos adicionales a los estrictamente necesarios.

Lingüística Redundancias lingüísticas y repetición dan como resultado el énfasis. Este recurso resulta eficaz en la transmisión de órdenes o instrucciones entre personas.

Comprobación Una comprobación es una verificación de un estado frente a un estado teórico, modelo o información de referencia.

Las comprobaciones son herramientas de mitigación de riesgos en procesos de seguridad de cualquier naturaleza, entendiendo como riesgo a la incertidumbre de que un evento negativo pueda ocurrir dentro de un ámbito espacio temporal. El análisis de los riesgos valora las amenazas posibles a un sistema, la criticidad de las consecuencias y los mecanismos necesarios para reducir o eliminar dichos riesgos.

La comprobación es un mecanismo natural de seguridad y de calidad consistente en emplear recursos para verificar la ausencia de desviaciones en un proceso o función respecto a la función que se considera normal en dicho sistema.

Secuencial La comprobación secuencial consiste en emplear el recurso tiempo para volver a realizar una tarea, con el objeto de verificar que los resultados son los mismos.

Al hacer un cálculo matemático extenso, podemos volver a realizarlo para tener la certeza de que lo hemos hecho correctamente. La certeza en términos matemáticos es la probabilidad estadística de que cada una de las operaciones se haya realizado correctamente. Este es un mecanismo de autocomprobación en el que la probabilidad de cometer un mismo error en iteraciones diferentes se considera nula para una persona con experiencia en la tarea.

En ingeniería ferroviaria la comprobación secuencial es una tarea implícita de la seguridad, formando parte del vocabulario habitual de los sistemas de Mando y Señalización. El enclavamiento controla las agujas mediante interfaces de Mando y Comprobación, en los que cada orden de movimiento tiene una comprobación asociada.

En la operativa espacial se emplea la doble comprobación, que consiste en realizar una acción, comprobar que se ha hecho correctamente dos veces.

Simultánea En aviación civil se emplea la comprobación cruzada o cross-check, que consiste en que dos tripulantes de cabina comprueban simultáneamente que su compañero/a ha realizado correctamente la tarea correspondiente a la instrucción de seguridad transmitida por el comandante.

Lógica En la redundancia lógica se emplean recursos de control para realizar tareas e implementar las comprobaciones lógicas que dan como resultado una confirmación exhaustiva de que la tarea se ha realizado correctamente. En ingeniería ferroviaria se emplean redundancias lógicas conocidas como 2 de 2, y 2 de 3, en la que simultáneamente dos sistemas que trabajan en paralelo, deben ofrecer lecturas, informaciones y decisiones idénticas para que los movimientos se autoricen.

Redundancia Física La redundancia física implica la reserva de más recursos de los necesarios para realizar una tarea. Es lo que se llama diseño de tolerancia a fallos. En este diseño se evita que el fallo en un nodo o en un enlace provoque un fallo en el servicio.

Se emplean mecanismos de redundancia para atender situaciones de:

fallos propios. Cuando el sistema que diseñamos presenta fallos o daños. fallos de terceros. Las medidas a tomar cuando el fallo es de terceros, como el caso de los suministradores.

En ambos casos se elaboran los llamados Planes de Contingencia, que prevén las situaciones más desfavorables para aplicar los mecanismos de mitigación necesarios en función de la seguridad, disponibilidad y funcionalidad en modo degradado requeridas.

Como resultado se han creado diferentes mecanismos, para proteger topologías de empleo masivo como la red en árbol. Esta configuración permite alcanzar a un gran número de usuarios con pocos niveles jerárquicos. Estos diseños aíslan grupos enteros en caso de fallo de uno de los nodos o enlaces.

Enlaces redundantes Una mejora a la disponibilidad para la configuración en árbol es el empleo de enlaces redundantes de tal manera que un fallo simple mantiene la funcionalidad. Esta funcionalidad aplica tanto a enlaces de energía, de comunicaciones, protecciones, transportes. Las redes de telecomunicaciones se organizan en torno a configuraciones malladas con enlaces redundantes. Las redes de energía crean mallas para la distribución segura del suministro. La existencia de enlaces redundantes, implica necesariamente la existencia de elementos que gestionan dichos enlaces.

Configuración en anillo La configuración en anillo es un modelo de diseño que muestra una disposición tal que aparentemente genera un bucle infinito dentro de un proceso.

Asignación dinámica de enlaces En estos sistemas los enlaces se modifican en tiempo real conforme a las condiciones de contorno. Los bucles se eliminan siendo el anillo un recurso teórico nemotécnico.

La configuración en anillo es un modelo de arquitectura dinámico en el que se establece un árbol con ramas variables dinámicamente.

La imagen Topología en anillo Funcionamiento en modo principal, muestra los nodos tal y como trabajan en modo normal en un sistema con asignación dinámica de enlaces. Ante la eventualidad de un fallo, existe una reordenación de los nodos a partir de enlaces alternativos o de reserva, quedando el fallo en un enlace inactivo en espera de una solución. El modo degradado implica generalmente un desequilibrio de las cargas y una reducción de la fiabilidad del sistema trabajando en este modo, ya que carece de protección para un segundo evento de fallo.

Anillos lineales La configuración en línea de un sistema no implica necesariamente la topología en bus. Se implementan anillos llamados planos en los que los componentes del anillo disponen de la de enlaces que proporciona en anillo, dentro de una distribución lineal geográfica u organizativa dada.

Asignación fija de enlaces Hay sistemas que no disponen de configuración dinámica de enlaces, como los anillos de las redes de tierra, donde las conexiones están enterradas y son fijas.

Subsistemas redundantes Estos sistemas pueden trabajar de manera simultánea o secuencial.

Según el funcionamiento del sistema redundante, pueden ser: De reserva activa. Si el funcionamiento del sistema secundario no implica inicio de la reserva.