Para poner orden en el confuso mundo de la computación en la nube, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología del Gobierno de EE.UU. (NIST, por sus siglas en inglés) ha creado una definición estándar y una Arquitectura de Referencia de la Computación en la Nube. Ambos conceptos han sido lanzados en forma de "Publicaciones Especiales", es decir, no son estándares oficiales del Gobierno de EE.UU., pero están diseñados para proporcionar orientación a comunidades específicas de profesionales e investigadores.

La Definición de Computación en la Nube del NIST, actualmente en fase de borrador, se basa en talleres patrocinados por el Instituto y en comentarios del público. La definición única ayuda a asegurar que los trabajadores del Gobierno, la industria y el resto de grupos hablen de lo mismo cuando usen las mismas palabras.

El borrador del documento define la computación en la nube como "un modelo para permitir el acceso desde cualquier lugar, de forma cómoda y bajo demanda, a conjuntos compartidos de recursos informáticos configurables (por ejemplo, redes, servidores, almacenamiento, aplicaciones y servicios) que puedan ser rápidamente aprovisionados y lanzados con un mínimo esfuerzo de gestión o de interacción por parte del proveedor de servicios".

La definición especifica cinco características "esenciales" de la computación en la nube: autoservicio; accesibilidad desde ordenadores de escritorio, portátiles y teléfonos móviles; recursos puestos en común entre varios usuarios y aplicaciones; recursos elásticos que puedan ser rápidamente redistribuidos según sea necesario; y un servicio que pueda medirse. Estas características se combinan para hacer de la computación en la nube una especie de infraestructura o servicio (al igual que la electricidad). No se trata de computación en la nube cuando una empresa alquila un ordenador específico en un centro que resulte estar en Denver; se trata de computación en la nube cuando una empresa alquila una máquina virtual generada por ordenadores que físicamente podrían residir en Denver, Atlanta o Nueva York.

El NIST define tres "modelos de servicio", o tipos de servicio, que un proveedor de computación en la nube podría vender.

La Infraestructura como Servicio (IaaS, por sus siglas en inglés) es el más básico. Los clientes pueden comprar procesamiento, almacenamiento y servicios de red (por lo general usando una herramienta de autoservicio basada en la web) y a partir de ahí construir sus propios sistemas sobre esa infraestructura. Dos de los mejores proveedores de IaaS son Amazon y Rackspace. Mientras que los clientes tienen la ilusión de estar alquilando servidores, discos duros y conmutadores de red específicos, todo es en realidad simulado por un software de virtualización, permitiendo a múltiples clientes usar el mismo dispositivo físico.

La Plataforma como Servicio (PaaS, por sus siglas en inglés) está un escalón por encima: los fabricantes ofrecen ordenadores preconfigurados con sistemas operativos y aplicaciones. Amazon también es una de las empresas más importantes en este sector, con una gran variedad de ofertas altamente especializadas que proporcionan bases de datos escalables, colas de mensajes, almacenamiento accesible desde la web y el sistema "Mechanical Turk" para la organización de la computación humana. La aplicación de Google Engine, un sistema de computación de alto rendimiento, es otro ejemplo. Microsoft es también uno de los proveedores: el servicio Azure proporciona ordenadores preconfigurados con Windows y SQL Server. Todos estos son servicios elásticos de pago por uso. Por ejemplo, podemos decirle a Microsoft que queremos un "pequeño" ordenador (CPU de un gigahercio, 1,75 gigabytes de RAM) y una base de datos SQL de 10 gigabytes. El coste es de 190 dólares (140 euros) al mes. De igual modo, muchos proveedores de alojamiento web venden actualmente "servidores privados virtuales" a un precio de entre 17 y 400 dólares o más al mes (12 y 295 euros).

El Software como Servicio (SaaS, por sus siglas en inglés) está a la cabeza dentro de la computación en la nube. En este caso, los proveedores crean aplicaciones completas ejecutadas en granjas de servidores que pueden estar distribuidos geográficamente. A pesar de que Salesforce.com ha sido considerado desde hace tiempo como el principal proveedor de SaaS, Facebook, Flickr, eBay, las Tiendas de Yahoo, el Amazon Marketplace, Carbonite (el proveedor de almacenamiento de copias de seguridad) e incluso el asistente financiero Mint.com también ofrecen SaaS.

La computación en la nube no requiere hacer que nuestros datos estén disponibles al público en Internet. Si los datos son demasiado sensibles o valiosos para ello -y si se posee mucho dinero y personal capacitado- una empresa podría ser una buena candidata para lo que el NIST define como modelo de implementación de nube privada, en el que una organización posee una nube estrictamente para su propio uso. Una nube privada permite a una organización beneficiarse de la flexibilidad de la tecnología en la nube y utilizarla de manera más eficiente, sin el riesgo de que otros usuarios de la nube puedan husmear en sus datos.

La nube comunitaria, otro modelo, es una nube privada compartida por varias organizaciones, y por lo general proporciona apoyo a un requisito específico. Por ejemplo, un grupo de organizaciones de atención sanitaria podría crear una nube comunitaria para almacenar historiales clínicos de pacientes y de facturación.

Una nube pública es un sistema propiedad del proveedor de la nube, puesto a disposición del público en general. Facebook y Google entran en esta categoría.

Por último, dentro del listado del NIST, encontramos el modelo de nube híbrida, en el que varios sistemas de nubes se conectan de manera que permitan el fácil intercambio de programas y datos de un sistema a otro. Por ejemplo, una empresa podría desarrollar su sistema en el IaaS de Amazon, y a continuación ejecutar una versión en Amazon para los datos públicos, y una segunda en una nube privada para su información confidencial.