A methodological approach to policy refinement in policy-based management systems
Authors:   , Rubio Loyola Javier 
Published: October 2023

En la actualidad se están realizando diversos esfuerzos para realizar la visión fu-turista de las redes de telecomunicación autogestionadas. La gestión basada en políticas ha sido reconocida como una herramienta potencial para habilitar esta visión. Mayorita-riamente, ésta técnica ha sido reconocida como proveedora de flexibilidad, adaptabilidad y soporte para asignar recursos, controlar Calidad de Servicio y seguridad, de una manera automática y de acuerdo a reglas administrativas. Adicionalmente, se ha considerado que la gestión basada en políticas proveería tal flexibilidad en tiempo de ejecución y como resultado de cambios en la red, interacciones entre usuarios, aplicaciones y disponibilidad de recursos. A pesar de enormes esfuerzos realizados con lenguajes de especificación de políticas, arquitecturas de gestión en diversos dominios y estandarización, la gestión ba-sada en políticas aún no es una realidad. Una de las razones para la reticencia en su utili-zación es la dificultad para analizar políticas que garanticen estabilidad en el sistema. Además de la problemática asociada a la gestión de conflictos entre políticas, otro obstá-culo para su utilización es la dificultad de derivar políticas ejecutables alineadas a objeti-vos administrativos o a otras políticas de alto nivel. Este último es el problema del refi namiento de políticas.<br/>Esta Tesis aborda el problema crítico de refinamiento de políticas. Damos una vi-sión completa del proceso de refinamiento, desde el análisis formal hasta su realización práctica, identificando los elementos que intervienen en cada paso de tal proceso. <br/>Inicialmente, proponemos un marco de trabajo para refinamiento de políticas ba-sado en Lógica Lineal Temporal, una lógica estándar que permite el análisis en sistemas reactivos. Esta técnica es utilizada para representar políticas a diferentes niveles jerár-quicos de abstracción. Acto seguido desarrollamos mecanismos que habilitan la obten-ción de políticas ejecutables a partir de ciertos requerimientos mediante la utilización de técnicas de exploración de estados basados en Lógica Lineal Temporal. Adicionalmente, aclaramos e identificamos las actividades y tareas de gestión de las partes administrativas durante el ciclo de vida de un sistema de gestión basado en políticas, desde la perspectiva del proceso de refinamiento de políticas. <br/>Esta Tesis presenta también directrices para abordar el proceso de refinamiento de políticas en contextos de gestión de red. Damos un paso adelante en la materialización de este proceso mediante la utilización de propiedades estructurales inherentes a sistemas de gestión de red. Proveemos, en fin, una metodología para aplicar los conceptos introduci-dos en el marco de trabajo desarrollado en esta Tesis en sistemas de gestión de red. <br/>En esta Tesis también realizamos un proceso de refinamiento de políticas com-pleto. Detallamos la realización de tal proceso en una solución exitosa de gestión basada en políticas. Tomando como base el dominio de Gestión de Calidad de Servicio, aclara-mos y presentamos las implicaciones del problema de refinamiento en este dominio de aplicación.

Current research efforts are being directed to commit with the long-term view of self management properties for telecommunications networks. One of the key approaches that have been recognised as an enabler of such a view is policy-based management. Pol-icy-based management has been mostly acknowledged as a methodology that provides flexibility, adaptability and support to automatically assign network resources, control Quality of Service and security, by considering administratively specified rules. The hype of policy-based management was to commit with these features in run-time as a result of changeable network conditions resulting from the interactions of users, applications and existing resources. Despite enormous efforts with policy languages, management archi-tectures using policy in different application domains, standardisation and industrial ef-forts, policy-based management is still not a reality. One reason behind the reticence for its use is the difficulty to analyse policies that guarantee configuration stability. In addi-tion to policy conflict analysis, a key issue for this reticence is the need to derive en-forceable policies from high level administrative goals or from higher level policies, namely the policy refinement process.<br/>This Thesis deals with the critical nature of addressing the policy refinement problem. We provide a holistic view of this process, from formal analysis to its practical realisation, identifying the key elements involved in each step of such critical process. <br/>We initially propose a policy refinement framework relying on Linear Temporal Logic (LTL), a standard logic that allows analysis of reactive systems. Based on the for-mer logic, we lay down the process of representing policies at different levels of abstrac-tion. Following on with this, we develop the mechanisms that enable the abstraction of enforceable policies from hierarchical requirements in a fully automatic manner, making use of Linear Temporal Logic based state exploration techniques. In addition, we clarify and identify the activities and management tasks that the administrative parties should carry out during the life cycle of the policy-based management system, from the perspec tive of the policy refinement process.<br/>This Thesis provides the guidelines to address policy refinement in network management contexts. Concretely, we take one step ahead in the materialisation of the policy refinement process by exploiting inherent containment properties of network management systems. For this purpose we provide the methodology to apply the concepts introduced in the policy refinement framework developed in this Thesis in the above context.<br/>In this Thesis we also execute a complete and rather detailed policy refinement process for a successful policy-based management solution. Taking the intra-domain Quality of Service Management application domain as background, we clarify and pre-sent the implications of the policy refinement problem in such a concrete application do-main.