[論文レビュー] Controlled Query Evaluation for Datalog and OWL 2 Profile Ontologies

Bernardo Cuenca Grau, Evgeny Kharlamov+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 24, 2015

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ひとこと要約

この論文は、DatalogおよびOWL 2プロファイルオントロジーにおける制御クエリ評価（CQE）を導入し、情報へのアクセスを最大化しながら機密性を保証する2つの最適なフィルタリング機構—ビュー・フィルタと遮断フィルタ—を提案する。線形DatalogおよびOWL 2 QLにおいて、オントロジーが一様に有界である場合、最適なフィルタが存在することを証明し、そのような状況下で最適な遮断フィルタを計算するための tractable（多項式時間で解ける）アルゴリズムを提供する。

ABSTRACT

We study confidentiality enforcement in ontologies under the Controlled Query Evaluation framework, where a policy specifies the sensitive information and a censor ensures that query answers that may compromise the policy are not returned. We focus on censors that ensure confidentiality while maximising information access, and consider both Datalog and the OWL 2 profiles as ontology languages.

研究の動機と目的

• 意味的データにおける機密性を、過剰に制限しないポリシーの強制によって解決すること。
• DatalogおよびOWL 2プロファイルオントロジーにおいて、ポリシー違反を防ぎつつ、情報漏洩を最大限に抑えるフィルタを開発すること。
• カスタムの推論拡張を必要とせず、標準的な推論インfrastrucutureを用いてフィルタを実装可能であることを保証すること。
• 特にOWL 2 QLおよび線形Datalogに対して、最適なフィルタが存在する条件を同定すること。
• ビュー基盤と遮断基盤のフィルタの間に双対性を確立し、それらの能力が互いに比較不能であることを示すこと。

提案手法

• ラベル付きヌル値を含む洗練済みデータセットに基づいて答えを返すビュー・フィルタを導入し、ビューに含まれる情報のみが露出されることを保証する。
• 禁止されたクエリパターンに一致する答えをブロックする遮断フィルタを導入し、禁止サブゴールの集合によって定義される。
• ビュー・フィルタと遮断フィルタの間の双対性を定義し、それぞれが許可される情報または拒否される情報を指定することを示す。
• 証明の長さとサブゴールの同態写像を分析することで、線形Datalogオントロジーにおける最適な遮断フィルタを計算するための tractable（多項式時間で解ける）アルゴリズムを提案する。
• 証明の正規化と同態写像のチェックを用いて、ポリシー強制のための最小限の擬似遮断を特定する。
• OWL 2 QLにこのフレームワークを適用するため、その公理をDatalogルールにエンコードし、証明の長さが有界であることを分析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 DatalogおよびOWL 2プロファイルオントロジーにおいて、最適なフィルタが存在する条件は何か？
• RQ2 市販の推論システムを用いて、最適なフィルタを効率的に計算できるか？
• RQ3 ビュー・フィルタと遮断フィルタの関係は何か？ また、それらの表現力はどのように比較できるか？
• RQ4 一般のDatalogオントロジーにおいて、最適なビュー・フィルタの存在は決定可能か？
• RQ5 オントロジーのどのような構造的性質（例：線形性、一様有界性）が、最適な遮断フィルタの存在を保証するか？

主な発見

• 一般のDatalogオントロジーにおいて、最適なビュー・フィルタの存在は決定不能である。
• 線形および木構造型オントロジーを含む特定のDatalog断片において、最適なビュー・フィルタは常に存在する。
• 線形DatalogおよびOWL 2 QLにおいて、最適な遮断フィルタが存在するための必要十分条件は、オントロジーが一様に有界であることである。
• オントロジーが一様に有界である場合、線形DatalogおよびOWL 2 QLにおける最適な遮断フィルタを計算するための tractable（多項式時間で解ける）アルゴリズムが存在する。
• ビュー・フィルタと遮断フィルタの能力は、互いに比較不能である：一方が他方のすべての振る舞いを表現できるわけではない。
• オントロジーが一様に有界である場合、最適な遮断フィルタの構築を可能にする有限な擬似遮断集合が提供される。