设备敏感型业务流程建模及分析

摘要

在信息物理融合空间技术发展的同时，也为人们提供了一个服务日益丰富的数字化环境。在这个数字环境中，信息物理融合的趋势反应到现实生活中。智能设备是这种融合趋势的最大体现者。基于智能设备出现的各项业务流程对信息空间和物理空间都产生影响。在信息空间中的业务会影响物理空间中的设备属性等内容，而物理空间中设备的行为等同样会对信息空间中的流程产生影响。智能设备使得业务流程变得复杂。这种复杂性在流程组合的情况下体现尤为明显。由于信息和物理设备的属性及依赖关系而导致的流程复杂性，一方面给用户和服务管理者带来困扰，另一方面网络犯罪者也利用这一点设计较为复杂的过程实施犯罪。因此，本文提出设备敏感型业务流程的概念，对信息物理融合空间中的业务流程进行研究，尤其针对在特殊情况下，对业务流程和业务流程组合之间的表现进行研究。 我们将业务流程涉及的信息和物理设备称为信息实体和物理实体，统称为实体，将实体的不同物理属性和信息属性、相互关联依赖的关系以及属性和关系的变化融入设备敏感型业务流程模型中。Petri网适用于对离散系统进行建模，因此在业务流程建模中被众多研究者使用。设备敏感型业务流程涉及到的实体众多，两类实体之间的关系以及关系的变化复杂，而且传统Petri网在建模方面存在容易使得模型规模过大等问题，我们在本文中采用颜色Petri网对设备敏感型业务流程的模型进行构建。在普通业务流程的基础上，引入物理实体，并将信息实体的表示方法做出相应变化，将两者之间的关系表示出来。在提出的业务流程模型基础上，对流程进行分析，着重分析了流程在极端情况下的表现。从信息属性、物理设备属性、实体绑定依赖关系和属性关系转移、流程组合的角度，分析流程的潜在风险。我们将业务流程的研究转化为模型的可达性研究。利用建模仿真工具CPN Tools，我们可以通过监控器和仿真报告的方式进行详细分析。 本文提出的业务流程模型综合了普通业务流程以及设备敏感型业务流程的特点，在普通流程的基础上对设备敏感型业务流程的物理设备进行扩展。该模型可以很好的表现设备和信息，以及设备和信息之间的关系和关系的变化。并且在模型的基础上提出了详细的分析方法，可以给之后的业务流程设计人员提供依据，具有较强的理论意义和实用价值。并且本文以常见的设备敏感型业务流程实例身份验证业务流程为例，详细说明了如何运用提出的建模方法进行模型的构建，运用仿真手段进行分析，得到了流程的潜在风险，说明了方法的有效性。

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1.1 研究背景

1.2 问题提出及研究现状

1.3 研究目的和意义

1.4 论文的组织结构

2.1 设备敏感型业务流程特点分析

2.2 设备敏感型业务流程实体分类

2.2.1 物理实体

2.2.2 信息实体

2.3 实体依赖关系分析

2.3.1 物理实体与信息实体依赖关系

2.3.2 物理实体与物理实体依赖关系

2.3.3 信息实体与信息实体依赖关系

3.1 颜色Petri网

3.2 实体模型

3.3 业务流程模型

3.3.1 信息实体与物理实体的依赖关系模型

3.3.2 物理实体间的依赖关系模型

3.3.3 信息实体间的依赖关系模型

3.4.1 fusion库所

3.4.2 辅助库所

3.4.3 设置优先级

4.1 身份验证系统建模

4.1.1 身份验证系统描述

4.1.2 系统建模

4.2 业务流程分析方法

4.2.1 系统初始化模型

4.2.2 建模仿真研究工具CPN Tools介绍

4.2.3 流程分析方法

4.3 仿真结果分析

4.3.1 仿真假设

4.3.2 仿真结果

4.4 总结