MULTIHIERARCHICAL DOCUMENTS AND FINE-GRAINED ACCESS CONTROL

This work presents new models and algorithms for creating, modifying, and controlling access to complex text. The digitization of texts opens new opportunities for preservation, access, and analysis, but at the same time raises questions regarding how to represent and collaboratively edit such texts. Two issues of particular interest are modelling the relationships of markup (annotations) in complex texts, and controlling the creation and modification of those texts. This work addresses and connects these issues, with emphasis on data modelling, algorithms, and computational complexity; and contributes new results in these areas of research. Although hierarchical models of text and markup are common, complex texts often exhibit layers of overlapping structure that are best described by multihierarchical markup. We develop a new model of multihierarchical markup, the globally ordered GODDAG, that combines features of both graph- and range-based models of markup, allowing documents to be unambiguously serialized. We describe extensions to the XPath query language to support globally ordered GODDAGs, provide semantics for a set of update operations on this structure, and provide algorithms for converting between two different representations of the globally ordered GODDAG. Managing the collaborative editing of documents can require restricting the types of changes different editors may make, while not altogether restricting their access to the document. Fine-grained access control allows precisely these kinds of restrictions on the operations that a user is or is not permitted to perform on a document. We describe a rule-based model of fine-grained access control for updates of hierarchical documents, and in this context analyze the document generation problem: determining whether a document could have been created without violating a particular access control policy. We show that this problem is undecidable in the general case and provide computational complexity bounds for a number of restricted variants of the problem. Finally, we extend our fine-grained access control model from hierarchical to multihierarchical documents. We provide semantics for fine-grained access control policies that control splice-in, splice-out, and rename operations on globally ordered GODDAGs, and show that the multihierarchical version of the document generation problem remains undecidable

One-variable context-free hedge automata

International audienceWe introduce an extension of hedge automata called One-Variable Context-Free Hedge Automata. The class of unranked ordered tree languages they recognize has polynomial membership problem and is preserved by rewrite closure with inverse-monadic rules. We also propose a modeling of primitives of the W3C XQuery Update Facility by mean of parameterized rewriting rules, and show that the rewrite closure of a context-free hedge language with these extended rewriting systems is a context-free hedge language. This result is applied to static analysis of XML access control policies expressed with update primitives

Building Transformation Networks for Consistent Evolution of Interrelated Models

In dieser Dissertation formalisieren und analysieren wir die Konsistenzerhaltung verschiedener Artefakte zur Beschreibung eines Softwaresystems durch die Kopplung von Transformationen zwischen diesen und unterstützen sie mit geeigneten Methoden. Für die Entwicklung eines Softwaresystems nutzen Entwickler:innen und weitere Beteiligte verschiedene Sprachen, oder allgemein Werkzeuge, zur Beschreibung unterschiedlicher Belange. Meist stellt Programmcode das zentrale Artefakt dar, welches jedoch, implizit oder explizit, durch Spezifikationen von Architektur, Deployment, Anforderungen und anderen ergänzt wird. Neben der Programmiersprache verwenden die Beteiligten weitere Sprachen zur Spezifikation dieser Artefakte, beispielsweise die UML für Modelle des objektorientierten Entwurfs oder der Architektur, den OpenAPI-Standard für Schnittstellen-Definitionen, oder Docker für Deployment-Spezifikationen. Zur Erstellung eines funktionsfähigen Softwaresystems müssen diese Artefakte das System einheitlich und widerspruchsfrei darstellen. Beispielsweise müssen Dienst-Schnittstellen in allen Artefakten einheitlich repräsentiert sein. Wir sagen, die Artefakte müssen konsistent sein. In der modellgetriebenen Entwicklung werden solche verschiedenen Artefakte allgemein Modelle genannt und bereits als wesentliche zentrale Entwicklungsbestandteile genutzt, um auch Teile des Programmcodes aus ihnen abzuleiten. Dies betrifft beispielsweise die Softwareentwicklung für Fahrzeuge. Zur Konsistenzerhaltung der Modelle werden oftmals Transformationen eingesetzt, die nach Änderungen eines Modells die anderen Modelle anpassen. Die bisherige Forschung beschränkt sich auf Transformationen zur Konsistenzerhaltung zweier Modelle und die projektspezifische Kombination von Transformationen zur Konsistenzerhaltung mehrerer Modelle. Ein systematischer Entwicklungsprozess, in dem einzelne Transformationen unabhängig entwickelt und in verschiedenen Kontexten modular wiederverwendet werden können, wird hierdurch jedoch nicht unterstützt. In dieser Dissertation erforschen wir, wie Entwickler:innen mehrere Transformationen zu einem Netzwerk kombinieren können, welches die Transformationen in einer geeigneten Reihenfolge ausführen kann, sodass abschließend alle Modelle konsistent zueinander sind. Dies geschieht unter der Annahme, dass einzelne Transformationen zwischen zwei Sprachen unabhängig voneinander entwickelt werden und daher nicht aufeinander abgestimmt werden können. Unsere Beiträge unterteilen sich in die Untersuchung der Korrektheit einer solchen Kombination von Transformationen zu einem Netzwerk und die Optimierung von Qualitätseigenschaften solcher Netzwerke. Wir diskutieren und definieren zunächst einen adäquaten Korrektheitsbegriff, welcher drei Anforderungen impliziert. Diese umfassen eine Synchronisations-Eigenschaft für die einzelnen Transformationen, eine Kompatibilitäts-Eigenschaft für das Transformationsnetzwerk, sowie das Finden einer geeigneten Ausführungsreihenfolge der Transformationen, einer Orchestrierung. Wir stellen ein Konstruktionsverfahren für Transformationen vor, mit welchem die Synchronisations-Eigenschaft basierend auf einer formal bewiesenen Eigenschaft erfüllt wird. Für dieses zeigen wir Vollständigkeit und Angemessenheit mit einer fallstudienbasierten empirischen Evaluation in der Domäne der komponentenbasierten Softwareentwicklung. Wir definieren die Eigenschaft der Kompatibilität von Transformationen, für welche wir ein formales und bewiesen korrektes Analyseverfahren vorschlagen und eine praktische Realisierung ableiten, deren Anwendbarkeit wir in Fallstudien nachweisen. Schlussendlich definieren wir das Orchestrierungsproblem zum Finden einer Orchestrierung, die zu konsistenten Modelle führt wann immer solch eine Orchestrierung existiert. Wir beweisen die Unentscheidbarkeit dieses Problems und diskutieren, dass eine Einschränkung des Problems, um Entscheidbarkeit zu erreichen, die Anwendbarkeit unpraktikabel beschränken würde. Daher schlagen wir einen Algorithmus vor, der das Problem konservativ behandelt. Er findet eine Orchestrierung unter bestimmten, wohldefinierten Bedingungen und terminiert andernfalls mit einem Fehler. Wir beweisen die Korrektheit des Algorithmus und eine Eigenschaft, die das Finden der Ursache im Fehlerfall unterstützt. Zusätzlich kategorisieren wir Fehler, die auftreten können falls ein Netzwerk den definierten Korrektheitsbegriff nicht erfüllt. Daraus leiten wir mittels den bereits genannten Fallstudien ab, dass die meisten potentiellen Fehler per Konstruktion mit den in dieser Arbeit vorgeschlagenen Ansätzen vermieden werden können. Zur Untersuchung von Qualitätseigenschaften eines Netzwerkes von Transformationen klassifizieren wir zunächst relevante Eigenschaften, sowie den Effekt verschiedener Typen von Netzwerktopologien auf diese. Hierbei zeigt sich, dass insbesondere Korrektheit und Wiederverwendbarkeit im Widerspruch stehen, sodass die Wahl der Netzwerktopologie ein Abwägen bei der Optimierung dieser Eigenschaften erfordert. Wir leiten hieraus ein Konstruktionsverfahren für Transformationsnetzwerke ab, welches die Notwendigkeit einer Abwägung zwischen den Qualitätseigenschaften abmildert und, unter gewissen Voraussetzungen, Korrektheit per Konstruktion gewährleistet. Wir unterstützen den Entwicklungsprozess für diesen Ansatz mithilfe einer spezialisierten Spezifikationssprache. Während die Verminderung der Notwendigkeit einer Abwägung zwischen Qualitätseigenschaften durch den Ansatz per Konstruktion erreicht wird, zeigen wir die Erreichbarkeit der Voraussetzungen und die Vorteile der vorgeschlagenen Sprache in einer empirischen Evaluation mithilfe der Fallstudie aus der komponentenbasierten Softwareentwicklung. Die Beiträge dieser Dissertation unterstützen sowohl Forscher:innen als auch Transformationsentwickler:innen und Transformationsanwender:innen bei der Analyse und Konstruktion von Netzwerken von Transformationen. Sie stellen für Forscher:innen und Transformationsentwickler:innen systematisches Wissen über die Korrektheit und weitere Qualitätseigenschaften solcher Netzwerke bereit. Sie zeigen insbesondere welche Teile dieser Eigenschaften per Konstruktion erreicht werden können, welche per Analyse validiert werden können, und welche Fehler unvermeidbar bei der Ausführung erwartet werden müssen. Zusätzlich zu diesen Einsichten stellen wir konkrete, praktisch nutzbare Verfahren bereit, mit denen Transformationsentwickler:innen und Transformationsanwender:innen korrekte, modular wiederverwendbare Netzwerke konstruieren, analysieren und ausführen können

Network Analysis with Stochastic Grammars

Digital forensics requires significant manual effort to identify items of evidentiary interest from the ever-increasing volume of data in modern computing systems. One of the tasks digital forensic examiners conduct is mentally extracting and constructing insights from unstructured sequences of events. This research assists examiners with the association and individualization analysis processes that make up this task with the development of a Stochastic Context -Free Grammars (SCFG) knowledge representation for digital forensics analysis of computer network traffic. SCFG is leveraged to provide context to the low-level data collected as evidence and to build behavior profiles. Upon discovering patterns, the analyst can begin the association or individualization process to answer criminal investigative questions. Three contributions resulted from this research. First , domain characteristics suitable for SCFG representation were identified and a step -by- step approach to adapt SCFG to novel domains was developed. Second, a novel iterative graph-based method of identifying similarities in context-free grammars was developed to compare behavior patterns represented as grammars. Finally, the SCFG capabilities were demonstrated in performing association and individualization in reducing the suspect pool and reducing the volume of evidence to examine in a computer network traffic analysis use case

28th International Symposium on Temporal Representation and Reasoning (TIME 2021)

The 28th International Symposium on Temporal Representation and Reasoning (TIME 2021) was planned to take place in Klagenfurt, Austria, but had to move to an online conference due to the insecurities and restrictions caused by the pandemic. Since its frst edition in 1994, TIME Symposium is quite unique in the panorama of the scientifc conferences as its main goal is to bring together researchers from distinct research areas involving the management and representation of temporal data as well as the reasoning about temporal aspects of information. Moreover, TIME Symposium aims to bridge theoretical and applied research, as well as to serve as an interdisciplinary forum for exchange among researchers from the areas of artifcial intelligence, database management, logic and verifcation, and beyond