Ingeniería de Sistemas Operativos 2026

1. Contexto Computacional y Desafíos

Hacia el año 2026, la ingeniería de sistemas operativos se sitúa en una intersección crítica definida por la convergencia del hardware masivamente paralelo, la IA generativa y la seguridad resiliente.

El SO trasciende su función tradicional para consolidarse como el guardián de la integridad computacional, orquestando recursos heterogéneos y protegiendo niveles de privilegio profundos.

2. Arquitectura: Capas y Abstracción

Basado en el paradigma de Edsger Dijkstra, el diseño jerárquico garantiza servicios sin dependencias circulares.

Capa	Denominación	Función Clave
Capa 0	Hardware	CPU, registros, flujo eléctrico.
Capa 1	HAL	Interfaz uniforme (x86, ARM, RISC-V).
Capa 2	Memoria	Asignación de RAM y paginación.
Capa 3	Procesos	Scheduling de hilos y terminación.
Capa 4	E/S y Archivos	Controladores y sistemas virtuales.
Capa 5	Usuario/API	Entorno de ejecución y glibc/ntdll.

🏨 Analogía: El Gran Hotel Computacional

Hardware: Los cimientos y tuberías.
HAL: El plano técnico que permite al personal trabajar en cualquier edificio.
Kernel: El personal de seguridad y cocina con acceso a áreas restringidas.
Espacio de Usuario: Habitaciones de huéspedes. Para pedir comida, deben usar el teléfono (Syscall).

3. El Kernel: Evolución Técnicas

Atributo	Monolítico	Microkernel	Híbrido
Drivers	Espacio Kernel	Espacio Usuario	Mixto
Aislamiento	Bajo	Muy Alto	Moderado
Ejemplos	Linux 6.x+	seL4, Zircon	Windows 11, macOS

Innovaciones 2026

sched_ext: Planificadores personalizados vía eBPF.
Rust en Kernel: Migración para eliminar fallos de memoria.
Observabilidad: Uso de kernel tracepoints sin sobrecarga.

4. Syscalls: El Puente Seguro

Mecanismo controlado para que las aplicaciones soliciten servicios al Kernel.

Anatomía de una Syscall:
Invocación → Preparación de Registros (RAX) → La Trampa (Trap/SVC) → Manejador → Validación → Retorno.

Característica	Linux (POSIX)	Windows NT
Filosofía	Interfaz directa y estable	Abstracción vía APIs
E/S Moderno	io_uring	IoRing / IOCP
Herramientas	strace, eBPF	ProcMon

5. Anillos de Protección

Niveles x86:

Ring 0: Modo Kernel (Acceso total)
Ring 3: Modo Usuario (Privilegio mínimo)

Arquitecturas ARM64:

EL0: Usuario
EL1: Kernel
EL3: Secure World (TrustZone)

6. Casos de Estudio: Fallos Críticos

CVE-2026-21245

Windows 11 Heap Overflow

Escalada a SYSTEM mediante solicitudes IOCTL maliciosas. Mitigado con Intel CET.

CVE-2026-22993

Linux Kernel Null Pointer

Fallo en controlador Intel idpf tras soft reset. Provoca Kernel Panic masivo en la nube.

Rootkit Mustang Panda

Mini-filter Driver

Uso de drivers firmados para interceptar E/S antes del antivirus.

7. Bibliografía y Herramientas

Lecturas Esenciales:

Silberschatz - OS Concepts
Tanenbaum - Modern OS
Russinovich - Windows Internals

Laboratorio:

strace -c Perfilar Syscalls
bpftrace Inyectar sondas
WinDbg Análisis de BSOD