[論文レビュー] A Survey on Workflow Satisfiability, Resiliency, and Related Problems.

Daniel Ricardo dos Santos, Silvio Ranise|arXiv (Cornell University)|Jun 22, 2017

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ひとこと要約

この論文は、ワークフロー満たし問題（WSP）およびその関連問題、特にリーダビリティに焦点を当て、アクセス制御および承認制約がワークフロー実行に与える影響を20年間にわたる研究のレビューとして行っている。本稿では、解決手法の包括的分析と、業務コンプライアンスを保証しつつワークフローの継続性を損なわない実務的インプリケーションについても提示している。

ABSTRACT

Workflows specify collections of tasks that must be executed under the responsibility or supervision of human users. Workflow management systems and workflow-driven applications need to enforce security policies in the form of access control, specifying which users can execute which tasks, and authorization constraints, such as Separation of Duty, further restricting the execution of tasks at run-time. Enforcing these policies is crucial to avoid frauds and malicious use, but it may lead to situations where a workflow instance cannot be completed without the violation of the policy. The Workflow Satisfiability Problem (WSP) asks whether there exists an assignment of users to tasks in a workflow such that every task is executed and the policy is not violated. The WSP is inherently hard, but solutions to this problem have a practical application in reconciling business compliance and business continuity. Solutions to related problems, such as workflow resiliency (i.e., whether a workflow instance is still satisfiable even in the absence of users), are important to help in policy design. Several variations of the WSP and similar problems have been defined in the literature and there are many solution methods available. In this paper, we survey the work done on these problems in the past 20 years.

研究の動機と目的

• 過去20年間におけるワークフロー満たし問題（WSP）の研究の進化と現在の状態を分析すること。
• 分離の義務（Separation of Duty）などのアクセス制御および承認制約が、ワークフロー実行および完了に与える影響を検討すること。
• ワークフローレジリエンスの概念を調査する—ユーザーが利用不可となった場合でもワークフローが満たし可能であるかどうか。
• 現実世界のワークフローマネジメントシステムの文脈において、WSPおよび関連問題の解決手法を特定・分類すること。
• セキュリティの強化と業務継続性の両立のためのトレードオフを明確にすることで、より良いポリシー設計を支援すること。

提案手法

• 過去20年間のWSPおよび関連問題に関する学術論文の体系的レビュー。
• アクセス制御および承認制約（分離の義務など）に分類されたワークフローポリシーの分類。
• 計算複雑性に基づく解決手法の分類、例えば固定パrameter可 tractable（FPT）アルゴリズムや制約充足アプローチ。
• ユーザー不在または障害下でのワークフローサティスファビリティを評価するレジリエンスモデルの分析。
• ユーザーの可用性、タスク依存関係、ポリシーの強制など、さまざまな問題バリアント間の統合的分析。
• 理論的解決手法が現実世界のワークフロー駆動アプリケーションおよびシステムに実用的に適用可能かどうかの評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ワークフローサティスファビリティに影響を与える主なアクセス制御および承認制約のカテゴリは何か？
• RQ2 既存の解決手法は、ポリシー準拠を確保しつつ、WSPの計算ハードネスに対処する方法は何か？
• RQ3 ユーザー不在がワークフローレジリエンスに与える影響はどのようなものか？また、このような状況下でも満たし可能であるようにシステムを設計するにはどうすればよいか？
• RQ4 WSPのさまざまなバリアントの主な違いは何か？それらは解決手法の選択にどのように影響を与えるか？
• RQ5 WSP研究の知見は、現実世界のワークフローマネジメントシステムにおけるポリシー設計の改善にどのように応用できるか？

主な発見

• WSPは計算的に本質的に難しいが、固定パrameter可 tractable（FPT）アルゴリズムのおかげで、多くの現実世界のワークフローに対して実用的な解決策が可能となった。
• 分離の義務などの承認制約は、ワークフロー実行の複雑性を著しく増加させるが、不正や悪意ある行動を防ぐために不可欠である。
• レジリエンス分析により、特定のユーザーが利用不可であっても実行可能なワークフローを特定でき、耐障害性の高いポリシー設計を支援する。
• 制約プログラミング、SATベースのソルバ、最適化技術など、多様な解決手法が存在し、それぞれが異なるワークフロー特性に適している。
• WSP解決手法をワークフローマネジメントシステムに統合することで、業務コンプライアンスと運用継続性の両立が図れるようになる。
• 理論的進展は見られるものの、スケーラビリティおよび動的なユーザー可用性の問題により、実際の展開は依然として困難である。