Architectural Uncertainty Analysis for Access Control Scenarios in Industry 4.0
Creators: name: Boltz, Nicolas
Publisher: name: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Year: 2021

description: Industrie 4.0-Systeme zeichnen sich durch ihre hohe Komplexität, Konnektivität und ihren hohen Datenaustausch aus. Aufgrund dieser Eigenschaften ist es entscheidend, eine Vertraulichkeit der Daten sicher zu stellen. Ein häufig verwendetes Verfahren zum Sicherstellen von Vertraulichkeit ist das Verwenden von Zugriffskontrolle. Basierend auf modellierter Softwarearchitektur, kann eine Zugriffskontrolle bereits während der Entwurfszeit konzeptionell auf das System angewendet werden. Dies ermöglicht es, potentielle Vertraulichkeitsprobleme bereits früh zu identifizieren und bietet die Möglichkeit, die Auswirkungen von Was-wäre-wenn-Szenarien auf die Vertraulichkeit zu analysieren, bevor entsprechende Änderungen umgesetzt werden. Ungewissheiten der Systemumgebung, die sich aus Unklarheiten in den frühen Phasen der Entwicklung oder der abstrakten Sicht des Softwarearchitekturmodells ergeben, können sich jedoch direkt auf bestehende Zugriffskontrollrichtlinien auswirken und zu einer reduzierten Vertraulichkeit führen. Um dies abzuschwächen, ist es wichtig, Ungewissheiten zu identifizieren und zu behandeln. In dieser Arbeit stellen wir unseren Ansatz zum Umgang mit Ungewissheiten der Zugriffskontrolle während der Entwurfszeit vor. Wir erstellen eine Charakterisierung von Ungewissheiten in der Zugriffskontrolle auf der Architekturebene, um ein besseres Verständnis über die existierenden Arten von Ungewissheiten zu erhalten. Darauf basierend definieren wir ein Konzept des Vertrauens in die Gültigkeit von Eigenschaften der Zugriffskontrolle. Dieses Konzept bietet die Möglichkeit mit Ungewissheiten umzugehen, die bereits in Publikationen zu Zugriffskontrollmodellen beschrieben wurden. Das Konzept des Vertrauens ist eine Zusammensetzung von Umgebungsfaktoren, die die Gültigkeit von und folglich das Vertrauen in Zugriffskontrolleigenschaften beeinflussen. Um Umgebungsfaktoren zu kombinieren und so Vertrauenswerte von Zugriffskontrolleigenschaften zu erhalten, nutzen wir Fuzzy-Inferenzsysteme. Diese erhaltenen Vertrauenswerte werden von einem Analyseprozess mit in Betracht gezogen, um Probleme zu identifizieren, die aus einem Mangel an Vertrauen entstehen. Wir erweitern einen bestehenden Ansatz zur Analyse von Informationsfluss und Zugriffskontrolle zur Entwurfszeit, basierend auf Datenflussdiagrammen. Das Wissen, welches wir mit unserem Konzept des Vertrauens hinzufügen, soll Softwarearchitekten die Möglichkeit geben, die Qualität ihrer Modelle zu erhöhen und Anforderungen an die Zugriffskontrolle ihrer Systeme bereits in frühen Phasen der Softwareentwicklung, unter Berücksichtigung von Ungewissheiten zu verifizieren. Die Anwendbarkeit unseres Ansatzes evaluieren wir anhand der Verfügbarkeit der notwendigen Daten in verschiedenen Phasen der Softwareentwicklung, sowie des potenziellen Mehrwerts für bestehende Systeme. Wir messen die Genauigkeit der Analyse beim Identifizieren von Problemen und die Skalierbarkeit hinsichtlich der Ausführungszeit, wenn verschiedene Modellaspekte individuell vergrößert werden.