FAYOL: UM SISTEMA DE GERÊNCIA E CONTROLE DE ACESSO À PLATAFORMA MILOS

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1 18/08/20 1 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 1/22 ANEXO ZI UM SISTEMA DE GERÊNCIA E CONTROLE DE ACESSO À PLATAFORMA MILOS FAYOL: UM SISTEMA DE GERÊNCIA E CONTROLE DE ACESSO À PLATAFORMA MILOS Versão 1.0 : Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem Sigla do Projeto: -MILOS Referência: 2336/09 Número: Executores: UFRGS Universidade Federal do Rio Grande do Sul UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos Coordenador Geral: Rosa Vicari Coordenador (UNISINOS): João Carlos Gluz Proponente: FAURGS Fundação de Apoio a UFRGS Data: 06 de agosto de 201 Autor: Pedro Ricardo Oliveira João Carlos Gluz Projeto Infraestrutura -MILOS 1/22

2 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 2/22 Sumário 1. Introdução 1.1. Objetivo 1.2. Escopo 1.3. Estrutura do Documento 2. Sistema de gerência e controle de acesso à plataforma MILOS Metodologia Especificação de Requisitos Requisitos Iniciais Requisitos Finais Arquitetura Projeto Arquitetural e Dinâmica do Sistema em UML Use Cases Diagrama de Comunicação Diagrama de Sequência Persistência dos Dados Ontologias de Acesso A Estrutura do Sistema Fayol Interface Web Manutenção e Controle de Acesso Camada Update, Query, Carga e Extração Conclusões 21 Referências Bibliográficas 22 Projeto Infraestrutura -MILOS 2/22

3 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 3/22 LISTAS DE ABREVIATURAS IEEE JADE JENA MILOS OA RDF SD SPARQL SR TDB UML Institute of Electrical and Electronics Engineers Java Agent Development Framework Java framework for building Semantic Web and Linked Data applications Multiagent Infrastructure for Learning Object Support Objetos de aprendizagem Baseados em Agentes Objeto de Aprendizagem Resource Description Framework Strategic Dependence Protocol and RDF Query Language Strategic Reason JENA component for RDF storage and query Unified Model Language Projeto Infraestrutura -MILOS 3/22

4 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. /22 1. Introdução 1.1. Objetivo O objetivo deste trabalho propor um mecanismo de autorização e controle de acesso às plataformas de conteúdos que realizam armazenagem, criação, modificação e consulta de forma gerenciada e controlada. Estes serviços de gerenciamento serão explorados através da elaboração de uma ferramenta que proverá serviços de autenticação e autorização (controle de acesso) de forma integrada e compatível com as tecnologias relacionadas a ontologias, web semântica e agentes inteligentes de software, que compõem o ambiente operacional da plataforma. A autenticação e controle de acesso são realizados por meio de um modelo ontológico completo, além de um mecanismo baseado em agentes, federado e com comunicação segura que implementa este modelo Escopo O presente trabalho está inserido no projeto -MILOS. Ele propõe um modelo de autenticação e autorização de usuários e agentes para a plataforma MILOS (GLUZ, 2010), fazendo uso de tecnologias empregadas na plataforma, como agentes inteligentes e ontologias. Um modelo e uma arquitetura capaz de suportar o controle de acesso aos recursos desta plataforma serão propostos, levando em consideração todas as interfaces, agentes (usuários e aplicações) e recursos Estrutura do Documento O relatório está organizado da seguinte maneira: Capítulo 1 É apresenta a introdução deste relatório. Capítulo 2 É apresentado o sistema de gerência e controle de acesso à plataforma MILOS, denominado Fayol Subitem 2.1 Metodologia. Subitem 2.2 Especificação de requisitos. Subitem 2.3 Arquitetura. Capítulo 3 Apresenta-se os resultados parciais do Fayol. Projeto Infraestrutura -MILOS /22

5 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 5/22 2. Sistema de gerência e controle de acesso à plataforma MILOS Neste capítulo é apresentada a estrutura do sistema de gerência e controle de acesso à plataforma MILOS. Este modelo tem como objetivo operacionalizar mecanismos semânticos de autenticação e autorização de usuários e aplicações que possam fornecer a segurança e a confiabilidade necessários de forma eficaz e aderente às características da plataforma MILOS (VICARI; GLUZ, 2011). Em seguida, serão apresentados a metodologia, a especificação de requisitos e a arquitetura utilizadas para a elaboração do deste sistema, denominado Fayol. O nome do sistema, Fayol, foi inspirado em Jules Henri Fayol fundador da teoria clássica da administração (GOLEMAN, 2007) e considerado um dos principais contribuintes para o desenvolvimento do conhecimento administrativo moderno Metodologia Este projeto seguiu as diretrizes técnicas e metodológicas adotadas na infraestrutura MILOS (GLUZ, 2010) que prevê o uso de camadas de ontologias, sistemas de agentes inteligentes e facilidades de interface. Um protótipo do sistema (Fayol) será proposto em fase futura com o intuito de validar os modelos e mecanismos de gerenciamento baseados em sistemas multiagentes. O protótipo a ser desenvolvido em um trabalho futuro utilizará uma ontologia de acesso proposta neste trabalho e será utilizada para a realização de todos os testes de laboratório. Nesta etapa, inclui-se a manutenção de usuários e perfis, além da simulação de cenários de acesso. No decorrer do desenvolvimento, o trabalho utilizou-se da metodologia Tropos combinada com alguns elementos de UML para as especificações não funcionais e funcionais, respectivamente. Os agentes serão criados em linguagem Java com o uso dos frameworks JADE e JENA (JENA, 2003). Com isso, objetiva-se facilitar a comunicação entre eles, manipulando e persistindo as ontologias em formato RDF. A criação das ontologias de usuários, perfis, aplicações e ontologia de acesso será realizada através da ferramenta Protégé. Agentes de software para tarefas de gerenciamento de usuários e recursos foram criados utilizando o framework JADE. Uma ontologia de acesso foi criada com o objetivo de definir modelo de dados, conceitos e os relacionamentos entre eles. Os dados e metadados serão manipulados pelo framework JENA em formato RDF e o banco de dados TDB utilizado para a persistência. Uma visão desta organização pode ser Projeto Infraestrutura -MILOS 5/22

6 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 6/22 vista na Figura 1. Figura 1: Visualização da utilização dos frameworks JADE e JENA A linguagem JAVA e os frameworks JADE e JENA foram escolhidos por sua versatilidade, eficiência, portabilidade, segurança. Além disso, eles também fazem parte da plataforma MILOS. O add-on JADE-S (da plataforma JADE) foi utilizado com o objetivo de garantir a segurança na troca de mensagens entre os agentes do sistema Especificação de Requisitos Nesta fase de trabalho, a metodologia Tropos foi utilizada para a especificação de requisitos. De acordo com (CASTRO; ALENCAR; SILVA, 2006), a metodologia Tropos define cinco fases do desenvolvimento de software, conforme apresentado na Figura 2, com o objetivo de descrever os elementos relevantes (atores, objetivos e dependências) para a especificação formal de um domínio e os relacionamentos entre eles. Projeto Infraestrutura -MILOS 6/22

7 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 7/22 Figura 2: Fases da metodologia Tropos e suas Saídas Requisitos Iniciais Nesta fase, os principais atores foram identificados: Aluno, Professor, Tutor, Designer, Administrador, Revisor de Conteúdo e o agente Gerenciador do Repositório. Estes atores são ilustrados pelo diagrama apresentado na Figura 3. O agente Gerenciador é figura central do diagrama e as principais metas relacionadas são: Acesso aos objetos de Projeto Infraestrutura -MILOS 7/22

8 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 8/22 aprendizagem, criação e revisão destes objetos e usuários cadastrados e associados aos perfis adequados. Figura 3: Modelagem Tropos Requisitos Iniciais Requisitos Finais Nesta fase foram identificadas as tarefas, metas, recursos e dependências internas a cada domínio de ator especificado na fase anterior. Os diagramas refinados desta etapa estão representados nas Figuras e 5. As metas comuns entre os atores estão representadas fora do domínio do ator. Metas, Recursos, Tarefas e demais componentes que foram especificados para cada Ator são representados no domínio de cada Ator. Projeto Infraestrutura -MILOS 8/22

9 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 9/22 Figura : Modelagem Tropos Requisitos Finais Detalhamento 1 Projeto Infraestrutura -MILOS 9/22

10 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 10/22 Figura 5: Modelagem Tropos Requisitos Finais Detalhamento 2 Projeto Infraestrutura -MILOS 10/22

11 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 11/ Arquitetura A especificação de requisitos arquiteturais descreve a estrutura multiagente interna do ator Gerência do Repositório (que representa o sistema Fayol) e as relações de dependência destes agentes com os demais atores que interagirão com este sistema. A Figura 6 ilustra tal especificação por um diagrama Modelo de Dependência Estratégica (SD). Esta especificação permite inferir como os componentes do sistema interagem como um todo, buscando atingir suas metas. Os estilos arquiteturais organizacionais para aplicações cooperativas, dinâmicas e distribuídas estão fundamentados de forma a atender um sistema multiagente em Tropos. Assim, os conceitos fundamentais são intencionais e sociais. Por esta razão, eles estão voltados a teorias que estudam estruturas sociais. Algumas tarefas definidas foram distribuídas entre diferentes agentes de software na implementação do modelo. Os agentes desempenham uma ou mais tarefas do diagrama. Os conceitos de teoria organizacional formam a base para o estilo arquitetural de sistemas multiagente, onde podemos situar o Modelo de Dependência Estratégica (SD), o Modelo de Razão Estratégica (SR), entradas para a próxima etapa, o Projeto Detalhado. Projeto Infraestrutura -MILOS 11/22

12 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 12/22 Figura 6: Modelagem Tropos Projeto Arquitetural Projeto Infraestrutura -MILOS 12/22

13 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 13/ Projeto Arquitetural e Dinâmica do Sistema em UML A linguagem UML é uma linguagem visual de uso geral para especificar, construir e documentar artefatos de sistemas. Além disso, pode-se utilizá-la em todos os domínios de aplicações e plataformas de implementação, incluindo sistemas multiagente. Com o objetivo de complementar a especificação do sistema Fayol, os seguintes diagramas de UML foram selecionados: Use Cases; Diagramas de Comunicação; Diagrama de Sequência Use Cases Um diagrama de Use Case específico foi criado para cada relação de dependência do diagrama Tropos. A Figura 7 exibe a relação de dependência de Ator Administrador com Agente Gerenciador de Repositório e sua representação utilizando um diagrama Use Case. As metas do diagrama Tropos, comuns entre Administrador e Gerenciador de Repositório, requerem Planos para serem atingidas. As tarefas e sub-tarefas existentes no diagrama Tropos são representadas como Planos no Use Case. Assim, como em Tropos existe a possibilidade de uma tarefa estar associada a tarefas complementares ou subtarefas, no Use Case também existe esta representação com Planos que incluem Sub- Planos ou Planos complementares ao Plano principal para atingir uma Meta. Projeto Infraestrutura -MILOS 13/22

14 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 1/22 Figura 7: Use Case: Administrador Gerenciador de Repositório Diagrama de Comunicação O diagrama de comunicação representa a troca de mensagens entre os agentes/atores representados. Através deste diagrama, pode-se observar de forma visual as diversas mensagens trocadas pelos componentes do sistema. A Figura 8 apresenta o diagrama de comunicação obtido na especificação. Projeto Infraestrutura -MILOS 1/22

15 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 15/22 Figura 8: Diagrama de Comunicação ou Colaboração (Geral) Diagrama de Sequência Semelhante ao diagrama de comunicação/colaboração, o diagrama de sequência permite visualizar a ordem da troca de mensagens entre os agentes/atores. Como as mensagens são detalhadas e ordenadas, é interessante o agrupamento de diagramas por relação de dependência, o que torna mais simples e mais legível a interpretação. A Figura 9 mostra o diagrama de sequência da relação Administrador <-> Gerenciador de Repositório. Projeto Infraestrutura -MILOS 15/22

16 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 16/22 Figura 9: Diagrama de Sequência Administrador Gerenciador de Repositório Persistência dos Dados O TDB é parte integrante do framework JENA. Ele será utilizado para a persistência de dados e metadados no formato RDF, estendendo o banco atualmente utilizado pelo MSSearch (SILVA;GLUZ, 2012) na plataforma MILOS. Todo o acesso de aplicações ao banco de dados, à exceção de cargas e extrações, por razões detalhadas posteriormente, é realizado através dos agentes Query e Update criados para este fim Ontologias de Acesso Uma ontologia de acesso foi criada para modelar os agentes, recursos e modos de acesso que serão utilizados no sistema Fayol. Esta ontologia é apresentada na Figura 10. A classe Access realiza o relacionamento entre um agente usuário, um recurso e um modo de acesso permitido. O usuário poderá ser um User ou uma Application, um recurso poderá Projeto Infraestrutura -MILOS 16/22

17 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 17/22 ser um Learning Object ou uma Application As Resource quando desejarmos tratar uma aplicação da plataforma como um objeto que poderá ou não ser executada. Os modos de acesso foram definidos como Control, Read, Write, Delete e Execute. Na Figura 10, observa-se que a instância access indica que o usuário Júlia possui acesso Read ao objeto de aprendizagem OATriangulo. Figura 10: Ontologia de Acesso Fayol A ontologia que descreve o agente usuário é ilustrada na Figura 11. Além disso, pode-se observar a descrição das classes dos principais atores: Aluno, Professor, Tutor, Designer, Administrador, Revisor de Conteúdo e o agente Gerenciador de Repositório. Projeto Infraestrutura -MILOS 17/22

18 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 18/22 Figura 11: Detalhamento da ontologia do agente usuário A Estrutura do Sistema Fayol A Figura 12 apresenta a estrutura de camadas onde os agentes e interfaces são implementados no sistema Fayol. As tarefas de cada camada são executadas por um ou mais agentes, conforme a necessidade de processamento. Projeto Infraestrutura -MILOS 18/22

19 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 19/22 Figura 12: Camadas do sistema Fayol e suas Iterações Interface Web Esta camada será responsável pela apresentação e interação com o usuário. Seu desenvolvimento será realizado em Java, utilizando Tomcat como servidor de aplicação, mantendo-se assim o padrão de compatibilidade da plataforma MILOS existente Manutenção e Controle de Acesso Nesta camada encontramos os agentes de manutenção e controle de acesso. O agente de manutenção é responsável, como o próprio nome diz, pelas operações de inclusão, alteração e exclusão de dados de usuários, perfis de usuários, aplicações, perfis de aplicações e recursos. A interface gráfica de operação proposta é apresentada na Figura 13. O acesso ao agente de manutenção é restrito ao administrador da plataforma, com ID e senha específicos para este fim. O agente de controle de acesso realizará a verificação de acesso de um determinado usuário ou aplicação e a funcionalidade ou mesmo a aplicação requisitada, no caso de usuário, que deseja acessar, retornando o acesso ou não de acordo com o perfil do requerente. Assim, como todos demais agentes da plataforma, os agentes da camada de manutenção e controle de acesso fazem uso dos serviços oferecidos pelos agentes Query e Update, enviando comandos SPARQL diretamente a eles de acordo com a operação desejada. O agente de controle de acesso poderá fornecer acesso ao agente de Carga e Extração quando for solicitado e permitido. Projeto Infraestrutura -MILOS 19/22

20 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 20/22 Figura 13: Interface proposta para o Agente de Manutenção Camada Update, Query, Carga e Extração Esta camada é responsável pelas tarefas desempenhadas pelos agentes Query e Update, integrantes do MSSearch (SILVA; GLUZ, 2012) e o agente de Carga e Extração. Estes agentes atuam como um gateway para o banco de dados TDB. Os agentes Query e Update recebem requisições dos demais agentes do ambiente, centralizando o acesso à camada de persistência. Como o próprio nome identifica, o agente Query realiza consultas e o agente Update atualizações e exclusões. A linguagem utilizada para este fim é SPARQL 1.1. O agente Update foi modificado para suportar SPARQL-UPDATE, funcionalidade não existente na versão anterior. O agente de Carga e Extração deverá ser utilizado em situações que envolvem movimentação de um grande volume de dados da base. Chamadas recorrentes aos agentes Query e Update para realizar esta tarefa acarretaria uma degradação da performance do sistema. Estes agentes podem ser distribuídos em vários servidores no ambiente, assim como bases TDB, possibilitando escalonamento conforme necessidade. Projeto Infraestrutura -MILOS 20/22

21 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 21/22 3. Conclusões Este trabalho apresentou um modelo de sistema para gerência e controle de acesso dinâmico para a plataforma -MILOS. Futuramente, é almejado a elaboração de um protótipo para o mesmo. A utilização de tecnologias como agentes inteligentes de software, em conjunto com a base ontológica definida para o controle de acesso, possibilita a integração dos agentes e serviços já existentes na plataforma. A utilização do framework JADE já incorporado ao ambiente facilita a adaptação das aplicações da plataforma para utilizarem os mecanismos de autenticação e autorização do sistema Fayol. É esperado que a performance do sistema supere as necessidades atuais da plataforma -MILOS. Além disso, existe a possibilidade de escalabilidade facilitada com a criação de vários containers JADE que hospedariam um ou vários agentes de controle de acesso, utilizando servidores diferentes no ambiente da plataforma, supririam a necessidade emergencial de crescimento em número de usuários, agentes e recursos do sistema sem um grande impacto na configuração para atender a esta possível demanda. Desta forma, o sistema Fayol caracteriza-se como um protótipo de sistema de gerência e controle de acesso baseado em uma ontologia de acesso e agentes de software, posicionando-se em uma área de pesquisa recente, relacionada a ambientes e plataformas onde o tratamento semântico está inerentemente integrado à sua operação. Projeto Infraestrutura -MILOS 21/22

22 Infraestrutura -MILOS: Infraestrutura Multiagente para Suporte a Objetos de Aprendizagem p. 22/22 Referências Bibliográficas CASTRO, J.; ALENCAR, F.; SILVA, C. Engenharia de Software Orientada a Agentes. [S.l.]: Pontifícia Universidade Católica, Rio de Janeiro, RJ, GLUZ, J. C. Introdução à infraestrutura MILOS. Pós-Graduação em Computação Aplicada (PIPCA): Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS), São Leopoldo, RS, Disponível em: < Acesso em: 18 out GOLEMAN, D. OS MESTRES DA ADMINISTRAÇÃO: adam smith, c. k. prahalad, daniel goleman. [S.l.]: CAMPUS, 2007 JENA. Framework for Building Semantic Web Applications. [S.l.: s.n.], Disponível em: < Acesso em: 9 dez SILVA, L. R. J. da; GLUZ, J. C. MSSearch: busca semântica de objetos de aprendizagem obaa com suporte a alinhamento automático de ontologias. Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS) - São Leopoldo/RS: Programa Interdisciplinar de Pós- Graduação em Computação Aplicada (PIPCA), VICARI, R. M.; GLUZ, J. C. Infraestrutura -MILOS: infraestrutura multiagente para suporte a objetos de aprendizagem. [S.l.]: UFRGS/CINTED, Porto Alegre, RS, Projeto Infraestrutura -MILOS 22/22