Workflow-aware access control for the industrial metaverse in a multi-party environment

This thesis presents a pioneering exploration into the integration of Workflow-Aware Access Control (WFAC) within the Industrial Metaverse (IMV), leveraging digital ledger technology to address the challenges and opportunities of a burgeoning digital landscape. At the heart of digitalization's transformative movement, the metaverse represents not just a virtual realm for entertainment and social interaction but extends into industrial applications, forming a digital mirror to our physical world. This integration becomes crucial for the continuous optimization of production and processes, reshaping collaboration and real-time interactions. A core challenge identified is the absence of an advanced data access layer in the metaverse, crucial for maintaining security and fostering intricate forms of collaboration. The current solutions within platforms like NVIDIA Omniverse are rudimentary, lacking the flexibility and automation required for the multifaceted landscape of cross-company workflows. To address this, the thesis proposes a proof of concept for an advanced WFAC system, prioritizing flexibility and security to safeguard interactions and business strategies. This system aims to harness the metaverse's potential, driving enhanced efficiency and innovation through a flexible, scalable access control infrastructure tailored to diverse stakeholders. Central to this proposition is the development of the WFAC Mechanism for the IMV, deployed alongside the Omniverse platform. This mechanism, featuring a hybrid on-chain/off-chain design, ensures the automatic and adaptable enforcement of access policies, enhancing the Omniverse's capabilities and deepening its utility within the metaverse ecosystem. The research intertwines digital ledger technology's key features - decentralized structure, cryptographic security, transparency, and immutability - with access control principles to create a robust, reliable, and secure system. The design approach follows a systematic, iterative process under the Design Science Research methodology, focusing on the functional and non-functional requirements of a data-sharing layer for the IMV. The thesis makes significant contributions to the field by designing a framework that enforces WFAC, complemented by a comprehensive study of hybrid blockchain integration, focusing on the Canton Network and DAML as the smart contract language. This research not only addresses the critical requirements for a secure, efficient, and collaborative metaverse environment but also sets a precedent for future advancements in this rapidly evolving field

Questa tesi presenta un'esplorazione innovativa nell'integrazione del Workflow-Aware Access Control (WFAC) all'interno del Metaverso Industriale (IMV), sfruttando i ledger digitali per affrontare le sfide e le opportunità di un panorama digitale emergente. Al centro del movimento trasformativo della digitalizzazione, il metaverso rappresenta non solo un regno virtuale per intrattenimento e interazione sociale, ma si estende alle applicazioni industriali, formando uno specchio digitale del nostro mondo fisico. Questa integrazione diventa cruciale per l'ottimizzazione continua della produzione e dei processi, ridisegnando la collaborazione e le interazioni in tempo reale. Una delle sfide principali è l'assenza di uno strato avanzato di accesso ai dati nel metaverso, fondamentale per mantenere la sicurezza e favorire forme complesse di collaborazione. Le soluzioni attuali all'interno di piattaforme come NVIDIA Omniverse sono rudimentali, mancando della flessibilità e automazione richieste per il paesaggio multifaccettato dei flussi di lavoro interaziendali. Per affrontare ciò, la tesi propone un sistema di controllo di accesso avanzato e consapevole del workflow, dando priorità alla flessibilità e alla sicurezza per salvaguardare le interazioni e le strategie aziendali. Questo sistema mira a sfruttare il potenziale del metaverso, guidando efficienza e innovazione migliorata attraverso un'infrastruttura di controllo di accesso flessibile e scalabile adattata ai diversi stakeholder. Centrale a questa proposta è lo sviluppo del Meccanismo di WFAC per l’IMV, integrato con la piattaforma Omniverse. Questo meccanismo, con un design ibrido on-chain/off-chain, garantisce l'applicazione automatica e adattabile delle politiche di accesso, potenziando le capacità di Omniverse e approfondendo la sua utilità all'interno dell'ecosistema del metaverso. La ricerca intreccia le caratteristiche chiave dei ledger digitali - struttura decentralizzata, sicurezza crittografica, trasparenza e immutabilità - con i principi di controllo di accesso per creare un sistema robusto, affidabile e sicuro. L'approccio di progettazione segue un processo sistematico e iterativo sotto il metodo Design Science Research (DSR), concentrandosi sui requisiti funzionali e non funzionali di uno strato di condivisione dei dati per l'IMV. La tesi fornisce significativi contributi al campo progettando un framework che applica WFAC, completato da uno studio approfondito dell'integrazione ibrida blockchain, focalizzandosi sulla Canton Network e su DAML come linguaggio di smart contract. Questa ricerca non solo affronta i requisiti critici per un metaverso sicuro, efficiente e collaborativo, ma stabilisce anche un precedente per futuri avanzamenti in questo campo in rapida evoluzione.