[论文解读] Semantic Technology based Usage Control for Decentralized Systems

Ines Akaichi|arXiv (Cornell University)|Jun 10, 2022

Digital Rights Management and Security被引用 4

一句话总结

本文提出了一种基于语义技术的去中心化系统使用控制框架，利用本体和描述逻辑统一政策规范、执行与管理。通过将基于DL的策略语言与推理引擎集成，并扩展SOLID平台，该方法实现了在物联网和金融等多样化领域中表达性强、互操作性高且可形式化验证的使用控制。

ABSTRACT

The sharing of data and digital assets in a decentralized settling is associated with various legislative challenges, including, but not limited to, the need to adhere to legal requirements with respect to privacy (e.g. data protection legislation) and copyright (e.g. copyright legislation). In order to enable software platform providers to manage data and digital assets appropriately and to provide more control to data and digital asset owners, usage control technologies could be used to make sure that consumers handle data according to privacy preferences, licenses, regulatory requirements, among others. In this research proposal, we explore the application of usage control in decentralized environments. In particular, we address the challenges related to the specification of usage control policies, the enforcement of the respective policies, and the usability of the tools that are used to administer them.

研究动机与目标

• 解决去中心化环境中缺乏统一、表达性强且可扩展的使用控制策略语言的问题。
• 克服领域特定策略语言在支持跨领域需求（如隐私、许可和合规性）方面的局限性。
• 利用描述逻辑（DL）对使用控制策略进行形式化推理，以确保正确性和合规性。
• 开发一种利用现成DL推理器（如HermiT、FaCT++）进行自动策略验证的执行框架。
• 通过将透明、用户友好的管理工具集成到SOLID等去中心化平台中，赋予数据拥有者更多控制权。

提出的方法

• 设计一种基于语义网标准（OWL2）和描述逻辑的领域无关策略语言，以表达包含条件、义务和约束的复杂使用策略。
• 使用本体建模策略配置文件，以表示参与者、数据、操作、环境条件及基数限制。
• 集成基于DL的推理引擎（如HermiT、FaCT++），实现实时自动验证使用策略的合规性。
• 通过集成策略语言和执行框架，扩展SOLID平台以支持使用控制，实现透明的策略管理。
• 应用粘性策略、审计日志和数据流追踪等执行策略，确保在动态、去中心化部署中策略的遵守。
• 结合法律与隐私研究中的可用性测试和设计原则，开发直观的管理工具，以增强用户信任和透明度。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一种统一的、基于语义的策略语言，以在包括隐私、许可和合规性在内的多个领域中表达多样的使用控制需求？
• RQ2 描述逻辑和标准推理引擎在多大程度上可用于在去中心化系统中正式验证复杂使用控制策略的合规性？
• RQ3 如何在保持互操作性和用户透明度的同时，扩展现有的去中心化平台（如SOLID）以支持使用控制？
• RQ4 语义本体在组织和推理使用控制策略中的义务、条件和针对参与者的约束方面发挥何种作用？
• RQ5 如何通过增强可用性和透明度来提升使用控制管理工具的效能，以赋能去中心化环境中的数据拥有者？

主要发现

• 所提出的基于DL的策略语言能够对复杂使用控制策略进行形式化、可判定的推理，确保在动态环境中正确且可处理。
• 将策略语言与标准DL推理器（如HermiT、FaCT++）集成，实现了自动、可扩展的策略合规性检查。
• 该框架成功扩展了SOLID平台以支持使用控制，在物联网和金融数据共享等真实去中心化用例中展示了可行性。
• 对策略组件（如义务、条件、参与者）进行语义建模，实现了跨领域的结构化、可扩展且互操作的策略表示。
• 以可用性为导向的管理工具设计增强了用户意识与控制力，支持数据使用实践中的透明度与信任。
• 基于KnowGraphs项目用例的评估证实，该框架能够适应涉及异构数据共享需求的真实世界场景。