The history of university, college, and high school campuses is eventful with man-made tragedies ensuing a tremendous loss of life. Virginia Tech's April 16 shooting ignited the discussion about balancing openness and safety in open campus environments. Existing campus safety solutions are characterized by addressing bits and pieces of the problem. The perfect example is the recent influx in demand for Electronic Notification Systems (ENS) by many educational institutions following the tragedies at Virginia Tech and Northern Illinois University. Installing such systems is important, as it is an essential part of an overall solution. However, without a comprehensive, innovative understanding of the requirements for an institution-wide solution that enables effective security control and efficient emergency response, the proposed solutions will always fall short. This dissertation describes an architecture for SINERGY (campuS sItuational awareNess and Emergency Response manaGement sYstem) – a Service-Oriented Architecture (SOA)-based network-centric system of systems that provides a comprehensive, institution-wide, software-based solution for balancing safety and openness on any campus environment. SINERGY architecture addresses three main capabilities: Situational awareness (SA), security control (SC), and emergency response management (ERM). A safe and open campus environment can be realized through the development of a network-centric system that enables the creation of a COP of the campus environment shared by all campus entities. Having a COP of what goes on campus at any point in time is key to enabling effective SC measures to be put in place. Finally, common SA and effective SC lay the foundation for an efficient and successful ERM in the case of a man-made tragedy. Because this research employs service orientation principles to architect SINERGY, this dissertation also addresses a critical area of research with regards to SOA; that area is SOA security. Security has become a critical concern when it comes to SOA-based network-centric systems of systems due the nature of business practices today, which emphasize dynamic sharing of information and services among independent partners. As a result, the line between internal and external organization networks and services has been blurred making it difficult to assess the security quality of SOA environments. In order to do this evaluation effectively, a hierarchy of security indicators is developed. The proposed hierarchy is incorporated in a well-established evaluation methodology to provide a structured approach for assessing the security of an SOA-based network-centric system of systems. Another area of focus in this dissertation is the architecting process. With the advent of potent network technology, software/system engineering has evolved from a traditional platform-centric focus into a network-centric paradigm where the “system of systems” perspective has been the norm. Under this paradigm, architecting has become a critical process in the life cycle of software/system engineering. The need for a structured description of the architecting process is undeniable. This dissertation fulfills that need and provides a structured description of the process of architecting a software-based network-centric system of systems. The architecting process is described using a set of goals that are specific to architecting, and the associated specific practices that enable the realization of these goals. The architecting process description presented herein is intended to guide the software/system architects. / Ph. D.

"Forschung meets Business" - diese Kombination hat in den vergangenen Jahren immer wieder zu zahlreichen interessanten und fruchtbaren Diskussionen geführt. Mit dem Symposium "Sicherheit in Service-orientierten Architekturen" führt das Hasso-Plattner-Institut diese Tradition fort und lud alle Interessenten zu einem zweitägigen Symposium nach Potsdam ein, um gemeinsam mit Fachvertretern aus der Forschung und Industrie über die aktuellen Entwicklungen im Bereich Sicherheit von SOA zu diskutieren. Die im Rahmen dieses Symposiums vorgestellten Beiträge fokussieren sich auf die Sicherheitsthemen "Sichere Digitale Identitäten und Identitätsmanagement", "Trust Management", "Modell-getriebene SOA-Sicherheit", "Datenschutz und Privatsphäre", "Sichere Enterprise SOA", und "Sichere IT-Infrastrukturen". / 'Research meets Business' is the successful concept of the SOA Security Symposia held at the Hasso-Plattner-Institute that has lead to interesting discussions in the community. The SOA Security Symposium 2010 continued this tradition and invited researchers and representatives from the industry to discuss concepts, issues, and solution in the field of SOA Security. The topics presented in the scope of this symposium focused on the security related topics 'Secure Digital Identities and Identity Management', 'Trust Management', 'Model-driven SOA Security', 'Privacy',' Secure Enterprise SOA', and 'Secure IT-Infrastructures'.

This Master’s Thesis examines and documents challenges related to the flexible interchange of web services within a cross-cloud Service Oriented Computing scenario (SOC).Starting with a theoretical approach, hypotheses are defined and processed to create testing scenarios for a practical examination. Both examinations are used to identify possible challenges. Next, encountered challenges are described, discussed and classified. Lastly, solution approaches to identified challenges are presented. The solution approaches concern related topics, such as service standardization, semantic methods, heuristics, and security/trust mechanisms. Several approaches to different challenges are reviewed in this particular context, to present an overview for future research on the subject.It is remarkable that there will be more service standardization in the future, but to achieve full automation it will be, on the long run, necessary to evolve and adopt more sophisticated solution approaches such as semantic methods or heuristics.This work is embedded into the framework of a research co-operation between the Linnaeus University Växjö and the University of Applied Sciences Karlsruhe. Results however are also applicable to other research scenarios.

Service-oriented Architectures (SOA) facilitate the provision and orchestration of business services to enable a faster adoption to changing business demands. Web Services provide a technical foundation to implement this paradigm on the basis of XML-messaging. However, the enhanced flexibility of message-based systems comes along with new threats and risks. To face these issues, a variety of security mechanisms and approaches is supported by the Web Service specifications. The usage of these security mechanisms and protocols is configured by stating security requirements in security policies. However, security policy languages for SOA are complex and difficult to create due to the expressiveness of these languages. To facilitate and simplify the creation of security policies, this thesis presents a model-driven approach that enables the generation of complex security policies on the basis of simple security intentions. SOA architects can specify these intentions in system design models and are not required to deal with complex technical security concepts. The approach introduced in this thesis enables the enhancement of any system design modelling languages – for example FMC or BPMN – with security modelling elements. The syntax, semantics, and notion of these elements is defined by our security modelling language SecureSOA. The metamodel of this language provides extension points to enable the integration into system design modelling languages. In particular, this thesis demonstrates the enhancement of FMC block diagrams with SecureSOA. To enable the model-driven generation of security policies, a domain-independent policy model is introduced in this thesis. This model provides an abstraction layer for security policies. Mappings are used to perform the transformation from our model to security policy languages. However, expert knowledge is required to generate instances of this model on the basis of simple security intentions. Appropriate security mechanisms, protocols and options must be chosen and combined to fulfil these security intentions. In this thesis, a formalised system of security patterns is used to represent this knowledge and to enable an automated transformation process. Moreover, a domain-specific language is introduced to state security patterns in an accessible way. On the basis of this language, a system of security configuration patterns is provided to transform security intentions related to data protection and identity management. The formal semantics of the security pattern language enable the verification of the transformation process introduced in this thesis and prove the correctness of the pattern application. Finally, our SOA Security LAB is presented that demonstrates the application of our model-driven approach to facilitate a dynamic creation, configuration, and execution of secure Web Service-based composed applications. / Im Bereich der Enterprisearchitekturen hat das Paradigma der Service-orientierten Architektur (SOA) in den vergangenen Jahren eine große Bedeutung erlangt. Dieser Ansatz ermöglicht die Strukturierung und Umsetzung verteilter, IT-basierter Geschäftsfunktionen, um einen effizienten und flexiblen Einsatz von IT-Ressourcen zu ermöglichen. Während in der Vergangenheit fachliche Anforderungen in monolithischen Applikationen umgesetzt wurden, setzt dieser Architekturansatz auf wiederverwendbare Dienste, die spezifische Geschäftsfunktionen implementieren. Diese Dienste können dann dynamisch zur Umsetzung von Geschäftsprozessen herangezogen werden und ermöglichen eine schnelle Reaktion auf verändernde geschäftliche Rahmenbedingungen durch Anpassung der Prozesse. Die einzelnen Dienste existieren unabhängig voneinander und sind lose über einen Nachrichtenaustausch gekoppelt. Diese Unabhängigkeit unterscheidet den SOA-Ansatz von der bisherigen Entwicklung klassischer verteilter Anwendungen. Die Verwendung unabhängiger Dienste geht aber auch mit einem größeren Gefährdungspotential einher, da eine Vielzahl von Schnittstellen bereitgestellt wird, die mittels komplexer Protokolle angesprochen werden können. Somit ist die korrekte Umsetzung von Sicherheitsmechanismen in allen Diensten und SOA-Infrastrukturkomponeten essentiell. Kommunikationspartner müssen an jedem Kommunikationsendpunkt authentifiziert und autorisiert werden und ausgetauschte Nachrichten müssen immer geschützt werden. Solche Sicherheitsanforderungen werden in technischen Sicherheitskonfigurationen (Policydokumenten) mittels einer Policysprache kodiert und werden an die Dienste verteilt, die diese Anforderungen durchsetzen. Da Policysprachen für SOA aber durch die Vielzahl und Vielfalt an Sicherheitsmechanismen, -protokollen und -standards eine hohe Komplexität aufweisen, sind Sicherheitskonfigurationen höchst fehleranfällig und mit viel Fachwissen zu erstellen. Um die Generierung von Sicherheitskonfigurationen in komplexen Systemen zu vereinfachen, wird in dieser Arbeit ein modellgetriebener Ansatz vorgestellt, der eine visuelle Modellierung von Sicherheitsanforderungen in Architekturmodellen ermöglicht und eine automatisierte Generierung von Sicherheitskonfigurationen auf Basis dieser Anforderungen unterstützt. Die Modellierungsebene ermöglicht eine einfache und abstrakte Darstellung von Sicherheitsanforderungen, die sich auch für Systemarchitekten erschließen, welche keine Sicherheits-experten sind. Beispielsweise können modellierte Daten einfach mit einem Schloss annotiert werden, um den Schutz dieser Daten zu fordern. Die Syntax, die Semantik und die Darstellung dieser Anforderungen werden durch die in dieser Arbeit vorgestellte Sicherheitsmodellierungssprache SecureSOA spezifiziert. Der vorgestellte modellgetriebene Ansatz transformiert die modellierten Anforderungen auf ein domänen-unabhängiges Policymodell, das eine Abstraktionsschicht zu konkreten Policysprachen bildet. Diese Abstrak-tionsschicht vereinfacht die Generierung von Sicherheitspolicies in verschiedenen Policysprachen. Allerdings kann diese Transformation nur erfolgen, wenn im System Expertenwissen hinterlegt ist, das die Auswahl von konkreten Sicherheitsmechanismen und -optionen bestimmt. Im Rahmen dieser Arbeit werden Entwurfsmuster für SOA-Sicherheit zur Transformation herangezogen, die dieses Wissen repräsentieren. Dazu wird ein Katalog von Entwurfsmustern eingeführt, der die Abbildung von abstrakten Sicherheitsanforderungen auf konkrete Konfigurationen ermöglicht. Diese Muster sind mittels einer Entwurfsmustersprache definiert, die in dieser Arbeit eingeführt wird. Die formale Semantik dieser Sprache ermöglicht die formale Verifikation des Transformationsprozesses, um die Korrektheit der Entwurfsmusteranwendung nachzuweisen. Die Definition dieses Entwurfsmusterkatalogs und der darauf basierende Transformationsprozess ermöglichen die Abbildung von abstrakten Sicherheitsanforderungen auf konkrete technische Sicherheitskonfigurationen und stellen den Beitrag dieser Arbeit dar. Abschließend wird in dieser Arbeit das SOA-Security-Lab vorgestellt, das die Umsetzung dieses Ansatzes demonstriert.