A general-purpose security framework

Abstract

La Informàtica ha sofert grans transformacions al llarg de la seva curta història. Va començar amb grans màquines en entorns especialitzats i molt restringits i s'ha convertit en petits dispositius que formen part de la societat i la vida quotidiana de totes les persones. La seguretat ha estat una de les àrees més afectades per aquests canvis i ha sofert grans canvis també a nivell tecnològic. Per aquesta raó, creiem que la definició "tradicional" de la seguretat informàtica és insuficient, sobretot si tenim en compte les noves seguretats que han aparegut en altres àrees de coneixement. La definició actual prové dels anys 70 i la seguretat, al segle XXI, és conceptualment, teòrica i pràctica diferent. Per tant, l'objectiu principal d'aquesta tesi és revisar el concepte mateix de seguretat informàtica per tal de proposar una definició juntament amb un model genèric que permeti una implementació. Per tal d'aconseguir-ho es proposa un anàlisi del concepte. El mètode d'anàlisi es basa en mètodes conceptuals d'obtenció de coneixement utilitzats en l'enginyeria del coneixement. El model conceptual es realitza utilitzant el diagrama de classes (UML) com un llenguatge gràfic de representació. El mètode proposat s’aplica a un conjunt de fonts seleccionades prèviament, per tal d'obtenir el model. El model conceptual del concepte de seguretat s'expressa com un conjunt de conceptes i relacions entre conceptes. En base al model genèric proposat, es realitza una descripció formal del concepte de seguretat i, finalment, el model s'implementa per mitjà d'un sistema basat en el coneixement utilitzant una ontologia. En conseqüència, les contribucions principals de l'estudi són el desenvolupament d'una metodologia d'anàlisi conceptual i una definició de seguretat juntament amb el seu model genèric. El marc de seguretat està descrit en forma algebraica i també és possible implementar-lo utilitzant tecnologies com Java, proporcionant mètriques de seguretat. L'estructura de la tesi és la següent: A la part 1, es fa una aproximació teòrica del concepte de seguretat, posant especial atenció a altres disciplines no relacionades amb l'enginyeria. Es fa una aproximació històrica de l'estudi del concepte de seguretat, tenint cura d’aquells conceptes o models proposats pels experts en el camp de la seguretat (no exclusivament en el camp de la seguretat informàtica). La part 2 explica les eines que s'utilitzen per a construir el model. S’utilitzen eines de modelat conceptuals i de coneixement. Es defineix un mètode d'anàlisi i s'utilitza en el disseny del model. A la part 3 es proposa un model genèric de seguretat. L'objectiu és proposar un model integrador que inclogui moltes de les seguretat existents. A més es fa una formulació algebraica del model de seguretat. Finalment, la part 4 està dedicada a aplicar el model proposat en un escenari real. Això demostra que el model és operatiu i capaç de mesurar el nivell de seguretat.

Computer Science has undergone major transformations throughout its short history. It started with great machines and very restricted and specialized environments and It has become in small devices that are part of society and daily life of every person. Security has been one of the areas most affected by those changes and has undergone major changes in technology also. For this reason, we think that the “traditional” definition of computer security is narrow, especially if we consider the new securities that have appeared in other areas of knowledge. Current definition comes from the 70s and security, in the twenty-first century, is conceptually, theoretically and practically something different. Therefore, the main objective of this thesis is review the concept of computer security itself in order to propose a definition together with a framework model capable to be implemented. In order to achieve it, an analysis method is proposed. The analysis method is based on conceptual methods of obtaining knowledge (knowledge acquisition) used in knowledge engineering. The conceptual model is performed using the Class Diagram (UML) as a graphical representation language. After that, apply the proposed method to a set of selected sources, in order to obtain the model. The conceptual model of the concept of security is expressed as a set of concepts and relationships among concepts. Based on the proposed model, an algebraic expression of the concept of security is drawn, and finally the model is implemented by means of a knowledge-based system using an ontology. Consequently, the study’s principal contributions are the development of a methodology of conceptual analysis and a definition of security along with its framework. The framework is expressed in algebraic manner also and is capable to be implemented using technologies such as Java, providing security metrics. The structure of the thesis is as following: In part 1, a theoretic approach to the study of security, paying attention to other disciplines not related to engineering. An historical approach of the study of the concept of security is made, having special attention to those concepts or models proposed by scholars in the field of security (not exclusively in the field of computer security). Part 2 explains the tools used to build the model. Modeling tools are used both conceptual and knowledge based ones. A method of analysis is constructed and used in the model design. In part 3 a generic model of security is proposed. The aim is to propose an integrative model that includes many of the existing securities. Additionally an algebraic formulation of the security model is made. Finally, part 4 is dedicated to apply the proposed model to a real scenario. This demonstrates that the model is operative and capable to measure the level of security.