CC BY-NC-ND
57
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИЗНЕСЕ
АНАЛИЗ ПОДХОДОВ К ФОРМАЛЬНОЙ СПЕЦИФИКАЦИИ ПРАВИЛ КОРПОРАТИВНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ИС
НА ОСНОВЕ ОНТОЛОГИЙ
О.Р. Козырев,
профессор, директор Нижегородского филиала Государственного университета — Высшей школы экономики, e-mail: okozyrev@hse.ru,
Н.А. Климова,
заместитель директора по развитию и управлению Нижегородского филиала Государственного университета — Высшей школы экономики, e-mail: nklimova@hse.ru,
М.И. Литвинцева,
директор по организационной работе Государственного университета —
Высшей школы экономики, e-mail: mlitvintseva@hse.ru.
Адрес: г. Нижний Новгород, ул. Б. Печерская, д. 25/12.
В статье рассматривается метод анализа бизнес-процессов на соответствие корпоративным правилам информационной безопасности с использованием реляционной логики и системы MIT Alloy Analyzer. С целью анализа определяется структура взаимосвязанных онтологий на трех уровнях и соответствующая логическая микротеория. Для иллюстрации предложенного метода используется бизнес-процесс реальной компании.
Практически все современные организации работают сегодня с распределенной ИТ-инфраструктурой, множеством разнородных приложений, реализованных на различных платформах и взаимодействующих между собой посред-ствам набора интерфейсов. Традиционный подход (например, объектно-ориентированная технология CORBA) к интеграции представляет собой создание промежуточного программного слоя, который отве-
чает за объединение и налаживание коммуникации между разнородными приложениями. Однако новые потребности бизнеса диктуют новые условия для интеграции. Динамичность бизнеса требует от ИТ решений гибкости и простоты управления ИТ системами, что тяжело реализуемо в рамках традиционного подхода. Также возникает другая серьезная проблема — избыточность программных компонентов и сложность их многократного использования [1].
28'
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №3(13)-2010 г.
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИЗНЕСЕ
Для преодоления перечисленных проблем была предложена новая концепция интеграции бизнеспроцессов на основе сервис-ориентированной архитектуры (СОА). Аналитики компании IBM дают следующее определение: «СОА — это прикладная архитектура, в которой все функции определены как независимые сервисы с вызываемыми интерфейсами. Обращение к этим сервисам в определенной последовательности позволяет реализовать тот или иной бизнес-процесс» [2].
К сожалению, практические выгоды от внедрения СОА до сих пор являются неочевидными и вызывают дискуссии в бизнес- и ИТ-сообществах. По результатам опроса, проведенного среди крупных производственных компаний консалтинговой компанией BearingPoint’s Wall Street, около 58% респондентов ответили, что внедрение СОА внесло лишь дополнительной сложности в их ИТ ландшафт, нежели снизили ее; 30% отметили превышение затрат на СОА по сравнению с ожидаемым уровнем.
По результатам независимых научных исследований [3, 4, 5] выделяются следующие основные проблемы, возникающие при попытках построения СОА на предприятиях: несовместимость программных продуктов; отсутствие знаний по созданию описания сервисов; узкая направленность архитекторов на решение ИТ задач; неструктурированность, неполнота и ограниченность СОА стандартов; разобщенность бизнеса и ИТ.
Перечисленные выше проблемы в основном относятся к классу проблем управления и интеграции знаний на различных уровнях: как между людьми разных специализаций и уровней, так и между различными методологиями построения сервисов. Разнородность отдельных сервисов и необходимость моделирования различных аспектов всей распределенной системы вносит дополнительные сложности и затраты для внедрения сервисориентированных решений. Сейчас для создания информационных систем большинство разработчиков прибегают к моделированию в разных нотациях и стилях (BPMN, UML, EPC), и выполняют ручную или автоматизированную компоновку независимых сервисов, применяя формальное описание сервисов (WSDL) и языки описания потоков работ, таких как, например, WS-BPEL [6].
Одной из актуальных научных задач в области проектирования систем, основанных на СОА, является необходимость учета различных аспектов выполнения бизнес-процессов, не связанных напрямую с выполнением бизнес-функций. Например, одной
из важнейших проблем сервис-ориентированных решений является необходимость согласованности результатов выполнения автоматизируемого процесса с действующими организационными политиками и ограничениями. Одним из примеров таких ограничений являются правила и политики корпоративной информационной безопасности. По определению, данному в Национальном стандарте РФ, Информационная безопасность организации — это все аспекты, связанные с определением, достижением и поддержанием конфиденциальности, целостности, доступности, неотказуемости, подотчетности, аутентичности и достоверности информации или средств ее обработки [9].
В данной работе мы выбрали для изучения возможность моделирования организационных контролей информационной безопасности, обеспечивающих конфиденциальность, при автоматизированном или автоматическом построении последовательности запуска сервисов в составе сложных СОА-решений. Проблема необходимости моделирования организационных контролей была подробно проанализирована в [8]. Для структурированного анализа контролей разграничений полномочий, была введена следующая классификация:
1. Статическое разграничение полномочий. Невозможность принципалом обладать двумя эксклюзивными ролями.
2. Динамическое разграничение полномочий.
a. Простое динамическое разграничение полномочий. Невозможность принципалом активизировать две эксклюзивные роли.
b. Разграничение полномочий, основанное на объектах. Невозможность принципалом активизировать две эксклюзивные роли по отношению к одному объекту в один момент времени.
c. Операционное разграничение полномочий. Невозможность принципалом иметь несколько ролей, которые покрывают некоторый бизнес-процесс.
d. Разграничение полномочий, основанное на истории примения. Невозможность принципалом иметь все роли, обрабатывающие один и тот же объект.
Однако помимо правил и политик присвоения ролей одному принципалу и отслеживания уровня риска при выдаче авторизации, в [10] выделены авторизационные политики построения самих ролей.
В данной работе указанные подходы будут использованы для контроля авторизаций на уровне моделирования бизнес-процесса.
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №3(13)-2010 г
29
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИЗНЕСЕ
Одним из общепринятых методов решения задачи автоматического построения последовательности запуска сервисов и последующего анализа полученного решения является интеграция различных моделей на основе формальных методов построения иерархий объектно-ориентированных моделей, метамоделей и онтологий. При этом понятие «онтология» определяется, как подробное описание структуры некоторой проблемной области, которое используется для формального и декларативного определения ее концептуализации [11].
Задачей данной работы является определение основ новой методологии на основе онтологий, позволяющей автоматизировать процесс запуска последовательности сервисов с учетом ограничений информационной безопасности. В этой методологии мы выделяем три основных уровня моделирования: уровень предметной области, уровень бизнес-процессов и уровень сервисов. Все три уровня моделирования можно описать, используя подходы, развиваемые в теории верификации программ и, в частности, в реляционной логике системы MIT Alloy Analyzer [7]. Инструментарий и методы ограниченного логического анализа, реализованные в этой системе позволяют моделировать
все три уровня моделирования в форме онтологий, а также позволяют реализовать связи между уровнями моделирования путем наложения логических ограничений. За основу моделирования организационных контролей была взята концепция построения контрол ей безопасности [8]. Предложенные в этой работе принципы моделирования организационных контролей с применением механизмов логики первого порядка были использованы в ходе анализа безопасности в данной работе. Поэтому при моделировании контролей не разрабатывались новые собственные контроли, но применялись уже описанные в работе [8] ограничения и проверки, написанные на языке Alloy.
Прежде всего в системе Alloy была создана онтология предметной области, содержащая основные понятия, необходимые для наших целей (рис. 1).
В данном исследовании основным объектом моделирования является бизнес-процесс, поэтому в онтологии второго уровня отражаются основные сущности бизнес-процесса, как такового. Основой для моделирования структуры бизнеспроцесса была выбрана известная нотация EPC. Таким образом, на первом уровне нашей модели выделяются такие сущности онтологии, как Событие (Event), Функция (Action), и как дополне-
Рис. 1. Онтология предметной области.
30
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №3(13)-2010 г
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИЗНЕСЕ
ние для целей моделирования организационных контролей — Обязательство (Obligation & Obliga-tionlnstance).
Кроме данных объектов вводятся понятия исполнителя бизнес-функции в качестве бизнесроли (Role) и понятия обрабатываемого документа: Документа (DocumentInstance) и Типа Документа (DocumentType). Роли распределяются среди принципалов (Principal), работающих а рамках описываемого бизнес-процесса, которые могут быть представлены либо Человеком (Person), либо Системой (System). Для целей дальнейшего анализа организационных контролей информационной безопасности введены такие понятия: Политики (PolicyObject), Авторизации (Authorization), Обязательства (Obligation & ObligationIn-stance) и Критический Набор Авторизаций (Criti-cal_Authorization_Set). Для введенных понятий на языке системы Alloy определяются ограничения (табл. 1).
Таблица 1.
Моделирование организационных контролей
на языке Alloy
Тип контроля Описание на языке Alloy
Shared/Shared pred ss (disj r1, r2: Role) { r1->r2 in exclusive => some ((subject.r1 & Authorisation) - (subject.r2 & Authorisation)) && some ((subject.r2 & Authorisation) - (subject.r1 & Authorisation))} assert SS {all disj r1, r2: Role | ss[r1,r2]}
Shared/Disjoint pred sd (disj r1, r2: Role) { r1->r2 in exclusive => ss [r1,r2] && no ((subject.r1 & Authorisation).subject - r1 - r2) && no ((subject.r2 & Authorisation).subject - r1 - r2)} assert SD {all disj r1, r2: Role | sd[r1,r2]}
Disjoint/Shared pred ds (disj r1, r2: Role){ r1->r2 in exclusive => ss[r1,r2] && // this is required in analysis to avoid empty models no (subject.r1 & Authorisation) &(subject.r2 & Authorisation)} assert DS { all disj r1, r2: Role | ds[r1,r2]}
Disjoint/ Disjoint pred dd (disj r1, r2: Role) { r1->r2 in exclusive => ds[r1,r2] &&sd[r1,r2]} assert DD { all disj r1, r2: Role | dd[r1,r2]}
Также было введено дополнительное ограничение, проверяющее, что не существует такой роли, которая потенциально смогла бы обработать документ по всему жизненному циклю документа:
assert NoRoleCompletingOneDocument { no r:Role | all di: DocumentInstance| ((contains.di).Operation). contains.has_type in (Authorisation&subject.r).targets}
Все объекты предметной области, кроме тех, которые непосредственно относятся к понятиям бизнес-процесса (Event и Action) являются подтипами общего объекта Object, что позволяет определять общие для всех принципы поведения.
Выбранный подход к моделированию бизнес -процесса в системе Alloy позволяет описывать сложные структуры с ветвлениями и циклами. Для этого в структуру объектов онтологии (сигнатуры в терминах системы Alloy) вводятся дополнительные поля с ключевыми словами, запускающими определенные события. С использованием этих ключевых слов и традиционных логических связок AND, OR становится возможным полностью определить логику сложного бизнес-процесса.
На третьем уровне моделирования определяются спецификации программных сервисов, существующих в ИТ-инфраструктуре предприятия реализующих определенную бизнес-функцию. Поскольку в предложенной методологии мы стремимся обеспечить взаимосвязь всех уровней моделирования, то описание сервисов на третьем уровне взаимосвязано с понятиями модели второго уровня и зависит от конкретного бизнес-процесса. На третьем уровне мы вводим два основных понятия Service и Method. Взаимосвязь этих понятий реализована в системе Alloy через отношение consists_of сигнатуры Service. Каждый метод связан с определенной бизнес-функцией на уровне 2 через отношение corresponds в сигнатуре Method. В дополнение к описанным отношениям вводится ограничение, определяющее вызов метода во время исполнения бизнес-процесса. На языке системы Alloy это ограничение описывается в форме факта:
fact Synchronisation {
all s:Service |all m:Method| m in s.consists_of=>m. (s.current_method_pre)= (m.corresponds).a_pre all s:Service |all m: Method | m in s.consists_of =>m. (s.current_method_post) = (m.corresponds).a_post}
Построенная иерархия моделей была использована для анализа информационной безопасности тестового бизнес-процесса, соответствующего реально используемому процессу в крупной компании (рис. 2).
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №3(13)-2010 г
31
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИЗНЕСЕ
С целью анализа конкретного бизнес-процесса общая модель была дополнена на втором уровне несколькими понятиями, представляющими конкретные бизнес-функции и роли процесса закупки. С помощью языка системы Alloy были также формально определены переходы между активностями бизнес-процесса и требуемые для использования информационные элементы.
Для проверки непротиворечивости всех возможных сценариев исполнения бизнес-процесса с точки зрения введенных организационных контролей информационной безопасности были использованы средства логического анализа, доступные в системе Alloy.
В результате логического анализа также была получена непротиворечивая последовательность
32
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №3(13)-2010 г
ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В БИЗНЕСЕ
вызова программных сервисов, соответствующая изучаемому бизнес-процессу. Полученная последовательность может быть использована для автоматической генерации машинно-ориентированной спецификации бизнес-процесса на языке BPEL.
Таким образом, в ходе этой работы было проанализировано перспективное направление построения многоагентных систем на основе сервис-ориентированной архитектуры. Для решения задач автоматизации интеграции и повышения безопасности был предложен метод формальной верификации бизнес-процессов с использованием предметной онтологии и проведен
его анализ на практическом примере.
В качестве основного вывода по проделанной исследовательской работе нужно отметить, что использование специализированного диалекта формальной логики Relation Logic и конкретной реализации Alloy Analyzer для определения корпоративных политик информационной безопасности представляется целесообразным и многообещающим.
Исследование осуществлено в рамках программы фундаментальных исследований ГУ-ВШЭ в 2010 году (проекты ТЗ61.1, ТЗ.29.0). ■
Литература
1. Фейгин Д. «Концепция СОА», http://www.osp.ru/os/2004/06/184447/_p2.html, электронное издательство «Открытые системы», 30.06.2004.
2. Channabasavaiah K., Holley K., Tuggle E.M., Migrating to a service-oriented architecture, IBM, December 2003.
3. Parikh A., Gurajada M., «SOA в реальности», http://erpnews.ru/doc2610.html, электронное издание «ERP News», 18.08.2007.
4. «Почему внедрение сервис-ориентированной архитектуры требует много времени», http://citcity. ru/11420, электронное издание «CitCity»
5. Бродкин Д., «6 Острых вопросов к СОА», http://erpnews.ru/doc2584.html, электронное издание «ERP News», 12.08.2007.
6. Beek M. H., Bucchiarone A., «Formal Methods for Service Composition», Annals of mathematics, computing and teleinformatics, vol. 1, № 5, 2007, PP 1-10.
7. Jackson D., Software Abstractions: Logic, Language, and Analysis, The MIT Press Cambridge, Massachusetts, 2006.
8. Schaad, A., A Framework for Organisational Control Principles, in Department of Computer Science. 2003, University of York,
9. Национальный стандарт РФ, Методы и средства обеспечения безопасности, Часть Концепция и модели менеджмента безопасности информационных и телекоммуникационных технологий, 01.06.2007, http://rfcmd.ru/sphider/docs/InfoSec/GOST-R_ISO_IEC_13335-1-2006.htm.
10. Kuhn, R «Mutual exclusion of roles as a means of implementing separation of duty in role-based access control systems», Proceedings of the second ACM workshop on Role-based access control, 1997, PP 23—30.
11. T. R. Gruber T.R, A translation approach to portable ontologies. Knowledge Acquisition, 5(2):199-220, 1993, http://tomgruber.org/writing/ontolingua-kaj-1993.htm.
БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКА №3(13)-2010 г
33
