[논문 리뷰] Controlled Query Evaluation for Datalog and OWL 2 Profile Ontologies

Bernardo Cuenca Grau, Evgeny Kharlamov외 2명|arXiv (Cornell University)|2015. 04. 24.

Access Control and TrustSocial Sciences참고 문헌 28인용 수 22

한 줄 요약

이 논문은 Datalog 및 OWL 2 프로파일 온톨로지에 대한 제어된 쿼리 평가(CQE)를 소개하며, 기밀성을 강화하면서 정보 접근성을 극대화하는 두 가지 최적의 검열 메커니즘—뷰 검열자와 차단 검열자—를 제안한다. 온톨로지가 균일하게 유계일 경우 선형 Datalog 및 OWL 2 QL에 대해 최적의 검열자가 존재함을 증명하고, 이러한 경우에 최적의 차단 검열자를 계산하는 다항 시간 알고리즘을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 의도된 정책을 위반하지 않으면서 쿼리 접근을 과도하게 제한하지 않고 의미적 데이터의 기밀성을 보장하기 위해 정책을 시행하는 것.
• Datalog 및 OWL 2 프로파일 온톨로지에서 정책 위반을 방지하면서 정보 泄露를 극대화하는 검열자를 개발하는 것.
• 맞춤형 추론 확장을 피하고 표준 추론 인프라를 사용하여 검열자를 구현 가능하게 하는 것.
• 특히 OWL 2 QL 및 선형 Datalog에 대해 최적의 검열자가 존재하는 조건을 규명하는 것.
• 뷰 기반 검열자와 차단 기반 검열자 간의 이중성(duality)을 규명하여, 두 검열자의 능력이 상호 비교 불가능함을 보여주는 것.

제안 방법

• 표준화된 데이터셋에 레이블이 부여된 null 값을 포함한 정제된 데이터셋 기반으로 답변을 반환하는 뷰 검열자를 도입하여, 뷰에 포함된 정보 이외의 정보는 노출되지 않도록 보장한다.
• 금지된 하위목표 집합으로 정의된 금지된 쿼리 패턴과 일치하는 답변을 차단하는 차단 검열자를 도입한다.
• 뷰 검열자와 차단 검열자 간의 이중성을 정의하여, 각각 허용되는 정보 또는 금지되는 정보를 명시한다.
• 증명 길이와 하위목표 호모모르피즘을 분석하여 선형 Datalog 온톨로지에 대한 최적의 차단 검열자를 계산하는 다항 시간 알고리즘을 제안한다.
• 증명 정규화와 호모모르피즘 검사를 사용하여 정책 이행을 위한 최소한의 가짜 차단 요소를 결정한다.
• OWL 2 QL에 프레임워크를 적용하기 위해 축약된 축약 규칙로 축약된 축약 규칙을 Datalog 규칙으로 인코딩하고, 유계된 증명 길이를 분석한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Datalog 및 OWL 2 프로파일 온톨로지에서 최적의 검열자가 존재하는 조건은 무엇인가?
• RQ2 기성의 추론 시스템을 사용하여 최적의 검열자를 효율적으로 계산할 수 있는가?
• RQ3 뷰 검열자와 차단 검열자 간의 관계는 무엇이며, 그 표현 능력은 어떻게 비교되는가?
• RQ4 일반 Datalog 온톨로지에서 최적의 뷰 검열자가 결정 가능할 수 있는가?
• RQ5 온톨로지의 어떤 구조적 특성(예: 선형성, 균일 유계성)이 최적의 차단 검열자가 존재하도록 보장하는가?

주요 결과

• 일반 Datalog 온톨로지에서 최적의 뷰 검열자가 존재하는 것은 결정 불가능하다.
• 선형 및 트리형 온톨로지와 같은 일부 Datalog 분할에서는 최적의 뷰 검열자가 항상 존재한다.
• 선형 Datalog 및 OWL 2 QL의 경우, 온톨로지가 균일하게 유계일 때에만 최적의 차단 검열자가 존재한다.
• 온톨로지가 균일하게 유계일 경우, 선형 Datalog 및 OWL 2 QL에 대해 최적의 차단 검열자를 계산하는 다항 시간 알고리즘이 존재한다.
• 뷰 검열자와 차단 검열자의 능력은 상호 비교 불가능하다: 둘 중 하나가 다른 쪽의 모든 행동을 표현할 수는 없다.
• 온톨로지가 균일하게 유계일 경우, 최적의 차단 검열자를 구성할 수 있도록 유한한 가짜 차단 요소 집합을 제공한다.