Distributed Web Service Coordination for Collaboration Applications and Biological Workflows

In this dissertation work, we have investigated the main research thrust of decentralized coordination of workflows over web services. To address distributed workflow coordination, first we have developed “Web Coordination Bonds” as a capable set of dependency modeling primitives that enable each web service to manage its own dependencies. Web bond primitives are as powerful as extended Petri nets and have sufficient modeling and expressive capabilities to model workflow dependencies. We have designed and prototyped our “Web Service Coordination Management Middleware” (WSCMM) system that enhances current web services infrastructure to accommodate web bond enabled web services. Finally, based on core concepts of web coordination bonds and WSCMM, we have developed the “BondFlow” system that allows easy configuration distributed coordination of workflows. The footprint of the BonFlow runtime is 24KB and the additional third party software packages, SOAP client and XML parser, account for 115KB

Declarative techniques for modeling and mining business processes..

Organisaties worden vandaag de dag geconfronteerd met een schijnbare tegenstelling. Hoewel ze aan de ene kant veel geld geïnvesteerd hebben in informatiesystemen die hun bedrijfsprocessen automatiseren, lijken ze hierdoor minder in staat om een goed inzicht te krijgen in het verloop van deze processen. Een gebrekkig inzicht in de bedrijfsprocessen bedreigt hun flexibiliteit en conformiteit. Flexibiliteit is belangrijk, omdat organisaties door continu wijzigende marktomstandigheden gedwongen worden hun bedrijfsprocessen snel en soepel aan te passen. Daarnaast moeten organisaties ook kunnen garanderen dan hun bedrijfsvoering conform is aan de wetten, richtlijnen, en normen die hun opgelegd worden. Schandalen zoals de recent aan het licht gekomen fraude bij de Franse bank Société Générale toont het belang aan van conformiteit en flexibiliteit. Door het afleveren van valse bewijsstukken en het omzeilen van vaste controlemomenten, kon één effectenhandelaar een risicoloze arbitragehandel op prijsverschillen in futures omtoveren tot een risicovolle, speculatieve handel in deze financiële derivaten. De niet-ingedekte, niet-geautoriseerde posities bleven lange tijd verborgen door een gebrekkige interne controle, en tekortkomingen in de IT beveiliging en toegangscontrole. Om deze fraude in de toekomst te voorkomen, is het in de eerste plaats noodzakelijk om inzicht te verkrijgen in de operationele processen van de bank en de hieraan gerelateerde controleprocessen. In deze tekst behandelen we twee benaderingen die gebruikt kunnen worden om het inzicht in de bedrijfsprocessen te verhogen: procesmodellering en procesontginning. In het onderzoek is getracht technieken te ontwikkelen voor procesmodellering en procesontginning die declaratief zijn. Procesmodellering process modeling is de manuele constructie van een formeel model dat een relevant aspect van een bedrijfsproces beschrijft op basis van informatie die grotendeels verworven is uit interviews. Procesmodellen moeten adequate informatie te verschaffen over de bedrijfsprocessen om zinvol te kunnen worden gebruikt bij hun ontwerp, implementatie, uitvoering, en analyse. De uitdaging bestaat erin om nieuwe talen voor procesmodellering te ontwikkelen die adequate informatie verschaffen om deze doelstelling realiseren. Declaratieve procestalen maken de informatie omtrent bedrijfsbekommernissen expliciet. We karakteriseren en motiveren declaratieve procestalen, en nemen we een aantal bestaande technieken onder de loep. Voorts introduceren we een veralgemenend raamwerk voor declaratieve procesmodellering waarbinnen bestaande procestalen gepositioneerd kunnen worden. Dit raamwerk heet het EM-BrA�CE raamwerk, en staat voor `Enterprise Modeling using Business Rules, Agents, Activities, Concepts and Events'. Het bestaat uit een formele ontolgie en een formeel uitvoeringsmodel. Dit raamwerk legt de ontologische basis voor de talen en technieken die verder in het doctoraat ontwikkeld worden. Procesontginning process mining is de automatische constructie van een procesmodel op basis van de zogenaamde event logs uit informatiesystemen. Vandaag de dag worden heel wat processen door informatiesystemen in event logs geregistreerd. In event logs vindt men in chronologische volgorde terug wie, wanneer, welke activiteit verricht heeft. De analyse van event logs kan een accuraat beeld opleveren van wat er zich in werkelijkheid afspeelt binnen een organisatie. Om bruikbaar te zijn, moeten de ontgonnen procesmodellen voldoen aan criteria zoals accuraatheid, verstaanbaarheid, en justifieerbaarheid. Bestaande technieken voor procesontginning focussen vooral op het eerste criterium: accuraatheid. Declaratieve technieken voor procesontginning richten zich ook op de verstaanbaarheid en justifieerbaarheid van de ontgonnen modellen. Declaratieve technieken voor procesontginning zijn meer verstaanbaar omdat ze pogen procesmodellen voor te stellen aan de hand van declaratieve voorstellingsvormen. Daarenboven verhogen declaratieve technieken de justifieerbaarheid van de ontgonnen modellen. Dit komt omdat deze technieken toelaten de apriori kennis, inductieve bias, en taal bias van een leeralgoritme in te stellen. Inductief logisch programmeren (ILP) is een leertechniek die inherent declaratief is. In de tekst tonen we hoe proces mining voorgesteld kan worden als een ILP classificatieprobleem, dat de logische voorwaarden leert waaronder gebeurtenis plaats vindt (positief event) of niet plaatsvindt (een negatief event). Vele event logs bevatten van nature geen negatieve events die aangeven dat een bepaalde activiteit niet kon plaatsvinden. Om aan dit probleem tegemoet te komen, beschrijven we een techniek om artificiële negatieve events te genereren, genaamd AGNEs (process discovery by Artificially Generated Negative Events). De generatie van artificiële negatieve events komt neer op een configureerbare inductieve bias. De AGNEs techniek is geïmplementeerd als een mining plugin in het ProM raamwerk. Door process discovery voor te stellen als een eerste-orde classificatieprobleem op event logs met artificiële negatieve events, kunnen de traditionele metrieken voor het kwantificeren van precisie (precision) en volledigheid (recall) toegepast worden voor het kwantificeren van de precisie en volledigheid van een procesmodel ten opzicht van een event log. In de tekst stellen we twee nieuwe metrieken voor. Deze nieuwe metrieken, in combinatie met bestaande metrieken, werden gebruikt voor een uitgebreide evaluatie van de AGNEs techniek voor process discovery in zowel een experimentele als een praktijkopstelling.

Formal aspects of component software

This is the pre-proceedings of 6th International Workshop on Formal Aspects of Component Software (FACS'09)

Obstructions in Security-Aware Business Processes

This Open Access book explores the dilemma-like stalemate between security and regulatory compliance in business processes on the one hand and business continuity and governance on the other. The growing number of regulations, e.g., on information security, data protection, or privacy, implemented in increasingly digitized businesses can have an obstructive effect on the automated execution of business processes. Such security-related obstructions can particularly occur when an access control-based implementation of regulations blocks the execution of business processes. By handling obstructions, security in business processes is supposed to be improved. For this, the book presents a framework that allows the comprehensive analysis, detection, and handling of obstructions in a security-sensitive way. Thereby, methods based on common organizational security policies, process models, and logs are proposed. The Petri net-based modeling and related semantic and language-based research, as well as the analysis of event data and machine learning methods finally lead to the development of algorithms and experiments that can detect and resolve obstructions and are reproducible with the provided software

Security Analysis of System Behaviour - From "Security by Design" to "Security at Runtime" -

The Internet today provides the environment for novel applications and processes which may evolve way beyond pre-planned scope and purpose. Security analysis is growing in complexity with the increase in functionality, connectivity, and dynamics of current electronic business processes. Technical processes within critical infrastructures also have to cope with these developments. To tackle the complexity of the security analysis, the application of models is becoming standard practice. However, model-based support for security analysis is not only needed in pre-operational phases but also during process execution, in order to provide situational security awareness at runtime. This cumulative thesis provides three major contributions to modelling methodology. Firstly, this thesis provides an approach for model-based analysis and verification of security and safety properties in order to support fault prevention and fault removal in system design or redesign. Furthermore, some construction principles for the design of well-behaved scalable systems are given. The second topic is the analysis of the exposition of vulnerabilities in the software components of networked systems to exploitation by internal or external threats. This kind of fault forecasting allows the security assessment of alternative system configurations and security policies. Validation and deployment of security policies that minimise the attack surface can now improve fault tolerance and mitigate the impact of successful attacks. Thirdly, the approach is extended to runtime applicability. An observing system monitors an event stream from the observed system with the aim to detect faults - deviations from the specified behaviour or security compliance violations - at runtime. Furthermore, knowledge about the expected behaviour given by an operational model is used to predict faults in the near future. Building on this, a holistic security management strategy is proposed. The architecture of the observing system is described and the applicability of model-based security analysis at runtime is demonstrated utilising processes from several industrial scenarios. The results of this cumulative thesis are provided by 19 selected peer-reviewed papers

Engineering framework for service-oriented automation systems

Tese de doutoramento. Engenharia Informática. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 201

Proceedings Work-In-Progress Session of the 13th Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium

The Work-In-Progress session of the 13th IEEE Real-Time and Embedded Technology and Applications Symposium (RTAS\u2707) presents papers describing contributions both to state of the art and state of the practice in the broad field of real-time and embedded systems. The 17 accepted papers were selected from 19 submissions. This proceedings is also available as Washington University in St. Louis Technical Report WUCSE-2007-17, at http://www.cse.seas.wustl.edu/Research/FileDownload.asp?733. Special thanks go to the General Chairs – Steve Goddard and Steve Liu and Program Chairs - Scott Brandt and Frank Mueller for their support and guidance