Secure data sharing and processing in heterogeneous clouds

The extensive cloud adoption among the European Public Sector Players empowered them to own and operate a range of cloud infrastructures. These deployments vary both in the size and capabilities, as well as in the range of employed technologies and processes. The public sector, however, lacks the necessary technology to enable effective, interoperable and secure integration of a multitude of its computing clouds and services. In this work we focus on the federation of private clouds and the approaches that enable secure data sharing and processing among the collaborating infrastructures and services of public entities. We investigate the aspects of access control, data and security policy languages, as well as cryptographic approaches that enable fine-grained security and data processing in semi-trusted environments. We identify the main challenges and frame the future work that serve as an enabler of interoperability among heterogeneous infrastructures and services. Our goal is to enable both security and legal conformance as well as to facilitate transparency, privacy and effectivity of private cloud federations for the public sector needs. © 2015 The Authors

Architectural Alignment of Access Control Requirements Extracted from Business Processes

Geschäftsprozesse und IT-Systeme sind einer ständigen Evolution unterworfen und beeinflussen sich in hohem Maße gegenseitig. Dies führt zu der Herausforderung, Sicherheitsaspekte innerhalb von Geschäftsprozessen und Enterprise Application Architectures (EAAs) in Einklang zu bringen. Im Besonderen gilt dies für Zugriffskontrollanforderungen, welche sowohl in der IT-Sicherheit als auch im Datenschutz einen hohen Stellenwert haben. Die folgenden drei Ziele der Geschäftsebene verdeutlichen die Bedeutung von Zugriffskontrollanforderungen: $1)$ Identifikation und Schutz von kritischen und schützenswerten Daten und Assets. $2)$ Einführung einer organisationsweiten IT-Sicherheit zum Schutz vor cyberkriminellen Attacken. $3)$ Einhaltung der zunehmenden Flut an Gesetzen, welche die IT-Sicherheit und den Datenschutz betreffen. Alle drei Ziele sind in einem hohen Maß mit Zugriffskontrollanforderungen auf Seiten der Geschäftsebene verbunden. Aufgrund der Fülle und Komplexität stellt die vollständige und korrekte Umsetzung dieser Zugriffskontrollanforderungen eine Herausforderung für die IT dar. Hierfür muss das Wissen von der Geschäftsebene hin zur IT übertragen werden. Die unterschiedlichen Terminologien innerhalb der Fachdomänen erschweren diesen Prozess. Zusätzlich beeinflussen die Größe von Unternehmen, die Komplexität von EAAs sowie die Verflechtung zwischen EAAs und Geschäftsprozessen die Fehleranfälligkeit im Entwurfsprozess von Zugriffsberechtigungen und EAAs. Dieser Zusammenhang führt zu einer Diskrepanz zwischen ihnen und den Geschäftsprozessen und wird durch den Umstand der immer wiederkehrenden Anpassungen aufgrund von Evolutionen der Geschäftsprozesse und IT-Systeme verstärkt. Bisherige Arbeiten, die auf Erweiterungen von Modellierungssprachen setzen, fordern einen hohen Aufwand von Unternehmen, um vorhandene Modelle zu erweitern und die Erweiterungen zu pflegen. Andere Arbeiten setzen auf manuelle Prozesse. Diese erfordern viel Aufwand, skalieren nicht und sind bei komplexen Systemen fehleranfällig. Ziel meiner Arbeit ist es, zu untersuchen, wie Zugriffskontrollanforderungen zwischen der Geschäftsebene und der IT mit möglichst geringem Mehraufwand für Unternehmen angeglichen werden können. Im Speziellen erforsche ich, wie Zugriffskontrollanforderungen der Geschäftsebene, extrahiert aus Geschäftsprozessen, automatisiert in Zugriffsberechtigungen für Systeme der rollenbasierten Zugriffskontrolle (RBAC) überführt werden können und wie die EAA zur Entwurfszeit auf die Einhaltung der extrahierten Zugriffskontrollanforderungen überprüft werden kann. Hierdurch werden Sicherheitsexperten beim Entwerfen von Zugriffsberechtigungen für RBAC Systeme unterstützt und die Komplexität verringert. Weiterhin werden Enterprise-Architekten in die Lage versetzt, die EAA zur Entwurfszeit auf Datenflüsse von Services zu untersuchen, welche gegen die geschäftsseitige Zugriffskontrollanforderungen verstoßen und diese Fehler zu beheben. Die Kernbeiträge meiner Arbeit lassen sich wie folgt zusammenfassen: $\textbf{I)}$ Ein Ansatz zur automatisierten Extraktion von geschäftsseitigen Zugriffskontrollanforderungen aus Geschäftsprozessen mit anschließender Generierung eines initialen Rollenmodells für RBAC. $\textbf{II)}$ Ein Ansatz zum automatisierten Erstellen von architekturellen Datenfluss-Bedingungen aus Zugriffskontrollanforderungen zur Identifikation von verbotenen Datenflüssen in Services von IT-Systemen der EAA. $\textbf{III)}$ Eine Prozessmodell für Unternehmen über die Einsatzmöglichkeiten der Ansätze innerhalb verschiedener Evolutionsszenarien. $\textbf{IV)}$ Ein Modell zur Verknüpfung relevanter Elemente aus Geschäftsprozessen, RBAC und EAAs im Hinblick auf die Zugriffskontrolle. Dieses wird automatisiert durch die Ansätze erstellt und dient unter anderem zur Dokumentation von Entwurfsentscheidungen, zur Verbesserung des Verständnisses von Modellen aus anderen Domänen und zur Unterstützung des Enterprise-Architekten bei der Auflösung von Fehlern innerhalb der EAA. Die Anwendbarkeit der Ansätze wurden in zwei Fallstudien untersucht. Die erste Studie ist eine Real-Welt-Studie, entstanden durch eine Kooperation mit einer staatlichen Kunsthalle, welche ihre IT-Systeme überarbeitet. Eine weitere Fallstudie wurde auf Basis von Common Component Modeling Example (CoCoME) durchgeführt. CoCoME ist eine durch die Wissenschaftsgemeinde entwickelte Fallstudie einer realistischen Großmarkt-Handelskette, welche speziell für die Erforschung von Software-Modellierung entwickelt wurde und um Evolutinsszenarien ergänzt wurde. Aufgrund verschiedener gesetzlicher Regularien an die IT-Sicherheit und den Datenschutz sowie dem Fluss von sensiblen Daten eignen sich beide Fallstudien für die Untersuchung von Zugriffskontrollanforderungen. Beide Fallstudien wurden anhand der Goal Question Metric-Methode durchgeführt. Es wurden Validierungsziele definiert. Aus diesen wurden systematisch wissenschaftliche Fragen abgleitet, für welche anschließend Metriken aufgestellt wurden, um sie zu untersuchen. Die folgenden Aspekte wurden untersucht: $\bullet$ Qualität der generierten Zugriffsberechtigungen. $\bullet$ Qualität der Identifikation von fehlerhaften Datenflüssen in Services der EAA. $\bullet$ Vollständigkeit und Korrektheit des generierten Modells zur Nachverfolgbarkeit von Zugriffskontrollanforderungen über Modelle hinweg. $\bullet$ Eignung der Ansätze in Evolutionsszenarien von Geschäftsprozessen und EAAs. Am Ende dieser Arbeit wird ein Ausblick gegeben, wie sich die vorgestellten Ansätze dieser Arbeit erweitern lassen. Dabei wird unter anderem darauf eingegangen, wie das Modell zur Verknüpfung relevanter Elemente aus Geschäftsprozessen, RBAC und EAAs im Hinblick auf die Zugriffskontrolle, um Elemente aus weiteren Modellen der IT und der Geschäftsebene, erweitert werden kann. Weiterhin wird erörtert wie die Ansätze der Arbeit mit zusätzlichen Eingabeinformationen angereichert werden können und wie die extrahierten Zugriffskontrollanforderungen in weiteren Domänenmodellen der IT und der Geschäftsebene eingesetzt werden können

A Privacy Preserving Framework for RFID Based Healthcare Systems

RFID (Radio Frequency IDentification) is anticipated to be a core technology that will be used in many practical applications of our life in near future. It has received considerable attention within the healthcare for almost a decade now. The technology’s promise to efficiently track hospital supplies, medical equipment, medications and patients is an attractive proposition to the healthcare industry. However, the prospect of wide spread use of RFID tags in the healthcare area has also triggered discussions regarding privacy, particularly because RFID data in transit may easily be intercepted and can be send to track its user (owner). In a nutshell, this technology has not really seen its true potential in healthcare industry since privacy concerns raised by the tag bearers are not properly addressed by existing identification techniques. There are two major types of privacy preservation techniques that are required in an RFID based healthcare system—(1) a privacy preserving authentication protocol is required while sensing RFID tags for different identification and monitoring purposes, and (2) a privacy preserving access control mechanism is required to restrict unauthorized access of private information while providing healthcare services using the tag ID. In this paper, we propose a framework (PriSens-HSAC) that makes an effort to address the above mentioned two privacy issues. To the best of our knowledge, it is the first framework to provide increased privacy in RFID based healthcare systems, using RFID authentication along with access control technique

Architectural Alignment of Access Control Requirements Extracted from Business Processes

Business processes and information systems evolve constantly and affect each other in non-trivial ways. Aligning security requirements between both is a challenging task. This work presents an automated approach to extract access control requirements from business processes with the purpose of transforming them into a) access permissions for role-based access control and b) architectural data flow constraints to identify violations of access control in enterprise application architectures

R-PEKS: RBAC Enabled PEKS for Secure Access of Cloud Data

In the recent past, few works have been done by combining attribute-based access control with multi-user PEKS, i.e., public key encryption with keyword search. Such attribute enabled searchable encryption is most suitable for applications where the changing of privileges is done once in a while. However, to date, no efficient and secure scheme is available in the literature that is suitable for these applications where changing privileges are done frequently. In this paper our contributions are twofold. Firstly, we propose a new PEKS scheme for string search, which, unlike the previous constructions, is free from bi-linear mapping and is efficient by 97% compared to PEKS for string search proposed by Ray et.al in TrustCom 2017. Secondly, we introduce role based access control (RBAC) to multi-user PEKS, where an arbitrary group of users can search and access the encrypted files depending upon roles. We termed this integrated scheme as R-PEKS. The efficiency of R-PEKS over the PEKS scheme is up to 90%. We provide formal security proofs for the different components of R-PEKS and validate these schemes using a commercial dataset

Self-adaptive federated authorization infrastructures

Authorization infrastructures are an integral part of any network where resources need to be protected. As networks expand and organizations start to federate access to their resources, authorization infrastructures become increasingly difficult to manage. In this paper, we explore the automatic adaptation of authorization assets (policies and subject access rights) in order to manage federated authorization infrastructures. We demonstrate adaptation through a Self-Adaptive Authorization Framework (SAAF) controller that is capable of managing policy based federated role/attribute access control authorization infrastructures. The SAAF controller implements a feedback loop to monitor the authorization infrastructure in terms of authorization assets and subject behavior, analyze potential adaptations for handling malicious behavior, and act upon authorization assets to control future authorization decisions. We evaluate a prototype of the SAAF controller by simulating malicious behavior within a deployed federated authorization infrastructure (federation), demonstrating the escalation of adaptation, along with a comparison of SAAF to current technology

Distributed access control and the prototype of the Mojoy trust policy language

In a highly distributed computing environment, people frequently move from one place to another where the new system has no previous knowledge of them at all. Traditional access control mechanisms such as access matrix and RBAC depend heavily on central management. However, the identities and privileges of the users are stored and administered in different locations in distributed systems. How to establish trust between these strange entities remains a challenge. Many efforts have been made to solve this problem. In the previous work, the decentralised administration of trust is achieved through delegation which is a very rigid mechanism. The limitation of delegation is that the identities of the delegators and delegatees must be known in advance and the privileges must be definite. In this thesis, we present a new model for decentralised administration of trust: trust empowerment. In trust empowerment, trust is defined as a set of properties. Properties can be owned and/or controlled. Owners of the properties can perform the privileges denoted by the properties. Controllers of the properties can grant the properties to other subjects but cannot gain the privileges of the properties. Each subject has its own policy to define trust empowerment. We design the Mojoy tmst policy language that supports trust empowerment. We give the syntax, semantics and an XML implementation of the language. The Mojoy trust policy language is based on XACML, which is an OASIS standard. We develop a compliance checker for the language. The responsibility of the compliance checker is to examine the certificates and policy, and return a Boolean value to indicate whether the user's request is allowed. We apply our new model, the language and the compliance checker to a case study to show that they are capable of coping with the trust issues met in the distributed systems

Privacy-Preserving Trust Management Mechanisms from Private Matching Schemes

Cryptographic primitives are essential for constructing privacy-preserving communication mechanisms. There are situations in which two parties that do not know each other need to exchange sensitive information on the Internet. Trust management mechanisms make use of digital credentials and certificates in order to establish trust among these strangers. We address the problem of choosing which credentials are exchanged. During this process, each party should learn no information about the preferences of the other party other than strictly required for trust establishment. We present a method to reach an agreement on the credentials to be exchanged that preserves the privacy of the parties. Our method is based on secure two-party computation protocols for set intersection. Namely, it is constructed from private matching schemes.Comment: The material in this paper will be presented in part at the 8th DPM International Workshop on Data Privacy Management (DPM 2013