TRABAJO DE GRADO PROPUESTA DE PROYECTO PZ PA111-01

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1 FACULTAD DE INGENIERÍA MAESTRÍA EN INGENIERÍA DE SISTEMAS Y COMPUTACIÓN TRABAJO DE GRADO PROPUESTA DE PROYECTO PZ PA TÍTULO DEL PROYECTO Modelo de arquitectura de sistema del voto electrónico en el municipio de Choachí DATOS DEL ESTUDIANTE Daniel Yesid Cáceres Rincón CC CORREO ELECTRÓNICO daniel.caceres@javeriana.edu.co yesid13@gmail.com DIRECTOR DE TRABAJO DE GRADO ASESOR (opcional) Ing. Rafael González PhD MODALIDAD Profundización ragonzalez@javeriana.edu.c o ÁREA DE ÉNFASIS Sistemas Información e Ing. Software GRUPO Y LÍNEA DE INVESTIGACIÓN ISTAR Sistemas de Información e Ingeniería del Software Sub-línea - Sistemas de Información OBJETIVO GENERAL Diseñar una arquitectura de sistema que pueda ser adoptada como modelo para la implementación del voto electrónico en el municipio de Choachí (Cundinamarca). OBJETIVOS ESPECÍFICOS OBJETIVOS 1. Identificar el concepto y el estado del arte del Voto electrónico (e-vote o e-voting), relacionando los conceptos de diferentes autores e investigadores del tema, experiencias y políticas de organismos internacionales con los sistemas ya implementados en países como Brasil, Estados Unidos, la Unión Europea (o Suiza), y Australia, principalmente, analizando el impacto económico y social que se ha venido presentando donde se ha implementado el voto electrónico. 2. Analizar las distintas arquitecturas disponibles del voto electrónico en los países nombrados o en otros 3. Identificar las necesidades tanto de la registraduría municipal como de la población (una muestra selectiva) del municipio de Choachí 4. Diseñar un modelo de arquitectura de sistema para la implementación del voto electrónico que cumpla con las necesidades identificadas del municipio de Choachí 5. Desarrollar componentes funcionales (interfaces de usuario y modelos de datos) como complemento del modelo de arquitectura de sistema de voto electrónico

2 La evolución en la forma de votar de ciertos países del mundo ha cambiado hacia el desarrollo de soluciones para mejorar los procesos electorales con ayuda de la ingeniería de sistemas y la ingeniería electrónica, de allí que aparezca el concepto de voto electrónico (en inglés e-voting o e-vote [CALTE2001][ROSS2005][SMIT2009]) como los mecanismos diseñados para emitir y contar los sufragios en un único acto, a través de algún sistema informático, instalado y en funcionamiento en el lugar mismo donde el elector concurre a expresar su voluntad política [BUSA2008]. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN O APLICACIÓN Desde 1960 se han creado herramientas para el voto electrónico como el sistema de votación automatizado mediante tarjetas perforadas, el sistema de escaneo de papeletas de votación [CHAUM2008], el sistema de votación de Registro o Grabación Electrónica Directa [DAVIS1996] y el sistema de votación por internet [KIAVIA2006]. La generación de estas formas de votación electrónica no representó solo soluciones sino también conflictos. Países como Holanda, Luxemburgo e Irlanda sufrieron problemas con estos sistemas y desistieron de seguirlos usando por los altos costos que les represento construir en la mayoría de ellos las urnas electrónicas, en otros casos la desconfianza de la gente al uso sin capacitación de estas herramientas ya que el factor de transparencia siempre fue puesto en duda, y en Luxemburgo los problemas que se dieron fueron el hecho de que no se ofrecía calidad en la seguridad de la información de los votantes ni claridad en el manejo de este sistema para la comunidad electoral. Colombia planteó la implementación del voto electrónico a través del plan de Gobierno en Línea [GEL2008] pero a la fecha no ha mostrado avance alguno en eso. Los múltiples problemas de administración de políticas estatales, los vacíos en la legislación colombiana con respecto a la informática, los problemas de la Registraduría y la omisión de las desigualdades entre los distintos municipios que conforman al país han sido limitantes para que este sistema se introduzca, implemente y ponga en marcha. A pesar de estos sucesos, han ocurrido pilotos de votación electrónica en Colombia [ALV2007][PILOT2010]. Las metodologías de desarrollo y los modelos de arquitecturas de software de votación electrónica publicados no han considerado explícitamente la agilidad de uso ni la agilidad del proceso pre-electoral debido a que no le han dado suficiente importancia a técnicas efectivas en el manejo de seguridad y usabilidad [ALON2007] en la etapa pre-electoral, ni a técnicas en agilidad para la captura de los votos y la interacción de los usuarios con estos sistemas como ocurrió en los Estados Unidos con el caso de Diebold, donde esta empresa generó unas máquinas para el voto electrónico fraudulentas sin los respectivos procedimientos de prueba antes de su salida a venta del producto, lo que le genero diversas demandas por ejemplo del estado de California hacia la empresa Diebold Inc. [FITRA2004][DIEB2004][LEMOS2006]. Por eso es importante entender que implementar una arquitectura de software es insuficiente para satisfacer las necesidades del voto electrónico, ya que la arquitectura de software es solo el conjunto de estructuras necesarias para razonar sobre el sistema, que comprende elementos de software, las relaciones entre ellos y las propiedades de ambos [CLEM2010]. Es decir que representa una solución que no mide el impacto que pueda tener en la comunidad con la que debe interactuar ni en las entidades encargadas de este servicio, ya que deben

3 reestructurarse para darle la debida importancia al proceso. De allí que sea fundamental construir una arquitectura de sistema 1, la cual es la integración de la arquitectura empresarial (descripción de la estructura de la empresa, la composición de los componentes empresariales y sus relaciones con el ambiente externo, y los principios guías para los requerimientos análisis-, diseño y evolución de una empresa [WEILL2007]) y la arquitectura de software, ya que mediante ésta se espera construir el soporte del servicio ofrecido reconociendo procesos, roles, apoyo organizacional, implicaciones de la legislación, de la seguridad y de la calidad en general, y no solo el hecho de construir un software para los votos sin el respectivo análisis de su impacto. Para el caso, arquitectura empresarial se refiere a la Registraduría municipal de Choachí y el proceso de negocio a la votación electrónica El problema de estudio que se plantea en este proyecto es analizar la capacidad del municipio de Choachí para implementar un sistema de voto electrónico basado en la legislación actual colombiana así como en los parámetros de la registraduría nacional del estado civil. En consecuencia se debería determinar cuál sería la arquitectura de sistema de voto electrónico de mayor viabilidad a nivel de seguridad, agilidad y usabilidad para desarrollarlo en el municipio [OOST2004]. Ésta arquitectura también deberá servir de guía para la implementación del voto electrónico en municipios del mismo tipo de categoría a nivel nacional. 1 Es una respuesta a las dificultades conceptuales y prácticas de la descripción y el diseño de sistemas complejos. La Arquitectura de Sistemas ayuda a describir de manera coherente y eficiente el diseño de sistemas complejos, tales como: a) un sistema industrial, b) una infraestructura de TI, (Arquitectura empresarial/ software), c) una organización (la Arquitectura Organizacional), d) un negocio (Arquitectura de negocio), e) un proyecto (Proyecto de Arquitectura).[GOLD2010]

4 METODOLOGÍA El diseño del modelo de arquitectura de sistema para la implementación del voto electrónico en el municipio de Choachí se dividirá en 3 fases principales consecutivas: DESCRIPCIÓN GENERAL FASE 1 ANALISIS DEL ENTORNO 1. Análisis del entorno. 2. Análisis de la base del conocimiento. 3. Construcción y evaluación de la arquitectura de sistema. Estas fases se articulan entre sí y con los objetivos específicos nombrados anteriormente, todo fundamentado en la ciencia basada en el diseño [HEV2004], donde el objetivo de la ciencia basada en el diseño es la solución de problemas del mundo real utilizando conocimiento disciplinar y que esta solución hecha mediante la construcción y evaluación iterativa sea útil, haciendo aclaración en que el origen del problema no es disciplinar. En la fase del entorno se define el problema del espacio donde se encuentra el fenómeno de interés. Para este trabajo de grado, el entorno se compone de la gente, organizaciones (de negocio) y sus tecnologías existentes o planeadas en el municipio de Choachí. En el problema de interés se encuentran las metas, tareas, problemas y oportunidades que definen las necesidades del negocio como son percibidas por la gente dentro de la organización. Tales percepciones están moldeadas por las funciones, capacidades y características de las personas dentro de la organización. Figura 1. Perspectiva de la fase de análisis del entorno. Fuente: [HEV2004] En esta fase se busca que las necesidades del negocio sean juzgadas y evaluadas dentro del contexto de las estrategias organizacionales, estructura, cultura y procesos existentes del negocio. Ellas son ubicadas con relación a la infraestructura tecnológica existente, aplicaciones, arquitecturas de comunicación y capacidades de desarrollo. Todas estas necesidades definen la necesidad del negocio o el problema como lo percibe el investigador. Para el desarrollo de esta fase se realizarán las siguientes actividades: A. Definición del problema con relación al entorno. B. Definición de las funciones, capacidades, y características de las personas que interactúan con el entorno

5 C. Definición de la organización donde se va a resolver el problema, reconociendo las estrategias que tiene, la estructura y contexto cultural, y los procesos que lleva a cabo. D. Definición, reconocimiento y descripción de la tecnología disponible a nivel de infraestructura, aplicaciones, arquitecturas de comunicación y capacidades de desarrollo. E. Captura de los requerimientos funcionales y no funcionales de los stakeholders mediante entrevistas F. Definición y validación de los requerimientos (por ejemplo, utilizando técnicas de recolección de requerimientos y herramientas como UML). FASE 2 ANALISIS DE LA BASE DEL CONOCIMIENTO La fase del análisis de la base del conocimiento provee la materia prima mediante la cual se lleva a cabo la investigación. La base del conocimiento está compuesta de fundamentos y metodologías. Lo más importante de la investigación y los resultados de las disciplinas de referencia es que provee teorías fundamentales, marcos, instrumentos, conceptos, modelos, métodos e instanciaciones que serán usados en la etapa de desarrollo/construcción de la investigación. Figura 2. Perspectiva de la fase de análisis de la base del conocimiento. Fuente: [HEV2004] Para el desarrollo de esta fase se realizarán las siguientes actividades: A. Desarrollo del documento de requerimientos del modelo de arquitectura del sistema B. Definición y clasificación de los fundamentos del voto electrónico y de las arquitecturas (tanto empresariales como de software) en: teorías, conceptos, metodologías, métodos, instanciaciones. C. Definición del proceso metodológico para la votación electrónica: modelos actuales de votación electrónica, formalismos, métricas y criterios de validación de los modelos publicados sobre votación electrónica (si existen, de lo contrario ajustarlo con base a la validación que se aplica al gobierno electrónico) D. Definición del proceso metodológico para arquitectura: modelos para la descripción de arquitecturas (TOGAF, ZACKMAN, estilos arquitectónicos, patrones arquitectónicos y/o de diseño), modelos para escenarios de arquitectura (por ejemplo FAAM), formalismos, métricas y criterios de validación de las arquitecturas (por ejemplo SACAM, modelo de madurez para arquitecturas empresariales,

6 evaluación con expertos, Feature comparison), métodos para la prueba de arquitecturas (por ejemplo Technology Acceptance Model (TAM)) E. Definición del proceso metodológico para el desarrollo de prototipos (por ejemplo, OPM, metodología de creación de prototipos) F. Desarrollo del documento del estado del arte del voto electrónico FASE 3 CONSTRUCCIÓN Y EVALUACION DEL MODELO DE LA ARQUITECTURA DE SISTEMA La fase de construcción y evaluación del modelo de arquitectura de sistema se desarrolla basado en las metodologías seleccionadas en la etapa anterior que proporcionan los criterios a usar en la fase de justificación/evaluación. El rigor de esta fase se logra mediante la aplicación adecuada de los fundamentos y metodologías existentes. En la ciencia del diseño, los métodos computacionales y matemáticos son usados principalmente para evaluar la calidad y efectividad de los artefactos, sin embargo, las técnicas empíricas también pueden ser empleadas. Para el proyecto, se utilizará un caso de estudio para realizar la evaluación. Figura 3. Perspectiva de la fase de construcción y evaluación del modelo de arquitectura de sistema. Fuente: [HEV2004] Para el desarrollo de esta fase se realizarán las siguientes actividades: A. Diseño y descripción de la arquitectura empresarial. B. Evaluación de la arquitectura empresarial (comparación con modelos propuestos identificados en la base del conocimiento a nivel empresarial o mediante la evaluación de un experto) (iterativo con el punto A.). C. Diseño y descripción de la arquitectura de software. D. Evaluación de la arquitectura de software mediante triangulación (comparación con modelos de arquitectura de software propuestos identificados en la base del conocimiento, y evaluación del usuario sobre aceptabilidad del modelo) (iterativo con el punto C.). E. Desarrollo del documento de integración de arquitectura del sistema de voto electrónico (arquitectura empresarial y arquitectura de software). F. Desarrollo de los prototipos de la arquitectura de software que instancian una prueba de concepto de la arquitectura de sistema diseñada (interfaces y modelo de datos).

7 ASIGNATURA MISyC PROYECTO 1 1a 1b 2a 2b RESULTADOS ESPERADOS Documento con estado del arte del voto electrónico. Documento de especificación de requerimientos de la arquitectura de sistema. Documento con la validación del modelo de arquitectura empresarial (evaluación enfocada en la claridad de los procesos por parte de un experto, por ejemplo el registrador municipal o un arquitecto empresarial). Documento con la validación del modelo de arquitectura de software (potencial del diseño en el mundo real y la evaluación enfocada en las características relacionadas con la calidad del diseño). ASIGNATURA MISyC PROYECTO 2 2c 2d Documento de integración del modelo de arquitectura del sistema de voto electrónico (arquitectura empresarial y arquitectura de software) Modelo de las bases de datos de la fase inscripción de candidatos y electores 2e Prototipado de la interfaz de usuarios de la fase de inscripción de candidatos y electores 2f Modelo de las bases de datos de la fase de votación 2g Prototipado de la Interfaz de usuarios de la fase de votación

8 CRONOGRAMA Semanas A X 1-B X 1-C X 1-D X ASIGNATURA MISyC PROYECTO 1 1-E X 1-F X 2-A X X X 2-B X 2-C X 2-D X 2-E X 2-F X X X Entregas 1b 1a Semanas A X X X 3-B X X X X ASIGNATURA MISyC PROYECTO 2 3-C X X X 3-D X X X X X 3-E X X 3-F X X X X X X Entregas 2a 2b 2c 2d - 2e 2f - 2g

9 IMPACTOS POTENCIALES DESARROLLO CIENTÍFICO Y TECNOLÓGICO IMPACTO Y PROYECCIÓN EN LA SOCIEDAD A partir del prototipo generado en el proyecto, se podría generar el producto tecnológico de sistema de votación electrónica para Colombia y poder expandirlo a países latinoamericanos en situaciones similares. El modelo de arquitectura que se genera en este proyecto podría ser utilizado en algunos municipios de Colombia e incluso en todo el país, permitiendo que los ciudadanos se integren con la tecnología El modelo desarrollado en el proyecto representa una solución original al problema electoral en Colombia, permitiendo incentivar la participación democrática acercándola y haciéndola más amigable al ciudadano. La comunidad a la que aplica el proyecto contaría con una herramienta que permitiría disminuir el ausentismo electoral y brindaría mayor cobertura a los discapacitados, debido a las facilidades que este modelo otorgaría reemplazando los antiguos tarjetones electorales. ASPECTOS ÉTICOS Y AMBIENTALES En el modelo de arquitectura y la futura implementación del proyecto se manejará información personal (como datos de cedula, dirección y numero celular), por tal motivo se requiere hacer un manejo preventivo de la información garantizando la confidencialidad y privacidad de la misma. El modelo de arquitectura generado, si lo implementara la Registraduría Nacional del Estado Civil, permitiría reducir el impacto ambiental que producen las elecciones, al ahorrar en el consumo de papel para los tarjetones electorales y reducir la cantidad de tinta utilizada en los mismos, además de la reducción en los costos de transporte, fomentando un efecto positivo sobre el medio ambiente.

10 PROSPECTIVA DE INNOVACIÓN POTENCIAL DE INNOVACIÓN PROPIEDAD INTELECTUAL El desarrollo del modelo de arquitectura de sistema del voto electrónico en su totalidad permitirá generar un producto que al evolucionar se convertirá en un elemento sólido de negocio para la industria del software así como para los entes electorales, debido al aporte que se hace desde los sistemas de información con carácter social al área de gobierno electrónico y al sub-tópico de voto electrónico. Cabe aclarar que el termino innovación en sistemas de información como lo define Avgerou [AVG2008] no se refiere solo al hecho de generar un conocimiento o herramienta que no existía antes, sino también a la aplicación de una herramienta o concepto ya definido, en un entorno en el cual es totalmente desconocido. A pesar de ser un concepto conocido en otras partes del mundo, su aplicación para el contexto colombiano y la posible extensión a Latinoamérica permite la transferencia de conocimiento y tecnología no solo a nivel de los sistemas de información sino de la ingeniería del software involucrando la innovación en la votación por internet para mejorar los procesos de inscripción, votación y generación de resultados de forma segura, compensando las distintas necesidades que tiene la población colombiana y latinoamericana con respecto a la europea o asiática en el área de la democracia, e-democracia, elecciones y e-voto Este trabajo de grado se realizará dentro del marco de investigación del grupo de investigación ISTAR (Sistemas de Información e Ingeniería del Software) de la Pontificia Universidad Javeriana de Bogotá. Este trabajo se realizará a partir de los modelos conceptuales tratados por el profesor Rafael González del grupo ISTAR. El resultado del proyecto aportará al marco global del desarrollo del grupo ISTAR, servirá como base para futuros trabajos y proyectos del grupo. Los modelos y prototipos estarán a disposición del grupo ISTAR, pero el autor conservara los derechos morales. Los prototipos producto de este trabajo de grado se licenciarán bajo el modelo de software libre con licencia GPL versión 3.

11 BIBLIOGRAFÍA [ALON2007] Alonso, L. "Aspectos tecnológicos del voto electrónico". Documento de trabajo #17. ONPE. Lima [ALV2007] Alvarez, R.M., Katz, G., Llamosa, R., Martinez, H.E.. Assessing voters' attitudes towards electronic voting in latin america: Evidence from Colombia's 2007 E-voting pilot. Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics) 5767 LNCS, pp [AVG2008] Avgerou, C. Information systems in developing countries: A critical research review. Journal of Information Technology 23, pp June [BUSA2008] Busaniche, B., Heinz F., Rezinovskyt, A. Voto electrónico: los riesgos de una ilusión. Fundación Vía Libre, 1ra edición [CALTE2001] CALTECH-MIT Voting Technology Project. Voting: What is, what could be. USA, July [CHAUM2008] [CLEM2010] [DAVIS1996] Chaum, D., Carback, R., Clark, J., Essex, A., Popoveniuc, S., Rivest, R., Ryan, P., Shen, E., Sherman, A. Scantegrity II: End-to- End Verifiability for Optical Scan Election Systems using Invisible Ink Confirmation Codes. EVT'08 Proceedings of the conference on Electronic voting technology. USENIX Association Berkeley, CA, USA.2008 Clements, P., Bachmann, F., Bass, L., Garlan, D., Ivers, J., Little, R., Merson, P., Nord, R., Stafford, J. Documenting Software Architectures: Views and Beyond. Second Edition. Boston: Addison-Wesley Davis III, J., Thomas, S. Direct recording electronic voting machine and voting process. Election Products, Inc., ILT Corp. USA. [DIEB2004] CA Sues Diebold For E-Vote Machine False Claims. San Francisco Reuters [FITRA2004] Fitrakis, B. Diebold, Electronic Voting and the Vast Right-Wing Conspiracy. Free Press, Ohio. United States [GEL2008] Ministerio de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones. Manual para la implementación de la Estrategia de Gobierno en línea, reglamentado mediante el Decreto 1151 de [GOLD2010] Golden, B. "What is systems Architecture?". Article for Complex Systems Design & Management [HEV2004] Hevner, A., March, S., Park, J., Ram, S. Design Science in Information Systems Research, MIS Quarterly (28:1), pp [KIAVIA2006] [LEMOS2006] Kiayias, A., Korman, M., Walluck, D. An Internet Voting System Supporting User Privacy. in Proc. of the 22nd Annual Computer Security Applications Conference (ACSAC '06). pp , Lemos, R. Diebold voting systems critically flawed. SecurityFocus [OOST2004] Oostveen, A., Van den Besselaar, P. Internet voting technologies and civic participation, the users perspective. Javnost / The Public Vol. XI, No.1, p [PILOT2010] [ROSS2005] [SMIT2009] Periódico El Tiempo. Implementarán plan piloto de voto electrónico en elecciones en Bolívar. Artículo. Octubre Rössler, T. e-voting A Survey and Introduction. Secure Information Technology Center - Austria.2005 Smith, E., Macintosh, A. E-Voting: Powerful Symbol of e-democracy. ELECTRONIC GOVERNMENT: Lecture Notes in Computer Science, 2003, Volume [WEILL2007] Weill,P. Innovating with information systems: what do the most agile firms in the world do?. Sixth e-business Conference MIT Sloan School of Management. Barcelona, Spain. March 2007.