借助Petri網(wǎng)進(jìn)行流程審計(jì)*

胡記兵，黃作明，柳巧玲

(南京審計(jì)學(xué)院 信息科學(xué)學(xué)院 信息系統(tǒng)審計(jì)實(shí)驗(yàn)中心，江蘇 南京210029)

工作流是業(yè)務(wù)流程的抽象，可以將孤立的信息串起來(lái)，并賦予信息特定的含義。不同的使用者對(duì)信息的理解可能是不同的，信息使用者的角色決定了該信息的主觀涵義。為了保證信息系統(tǒng)的正確性，必須使得信息的客觀涵義與信息的主觀涵義一致，這是在信息系統(tǒng)不能高度自動(dòng)化時(shí)必須達(dá)到的要求。如稅務(wù)人員必須保證正確地獲得信息系統(tǒng)中的表。信息系統(tǒng)中的表決定了信息的主觀涵義，表中數(shù)據(jù)的形成過(guò)程決定了表中信息的客觀涵義，只要二者一致，信息系統(tǒng)出錯(cuò)的可能性就被降低。

本文只關(guān)注信息被賦予的客觀涵義，信息的主觀涵義與客觀涵義的一致性可以采用以下方法來(lái)保證：將信息系統(tǒng)中的特定數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程連接到信息使用者并實(shí)時(shí)傳送，這個(gè)實(shí)時(shí)信息定義主觀涵義，在實(shí)時(shí)接收端嚴(yán)格防止增刪改等寫(xiě)操作，只能讀取。

1 相關(guān)研究

目前，關(guān)于流程審計(jì)的研究受到了理論界與實(shí)務(wù)界的廣泛關(guān)注。其中具有代表性的研究成果有：Huang Shiming等人針對(duì)利用計(jì)算機(jī)輔助審計(jì)技術(shù)和工具所進(jìn)行的審計(jì)的缺陷，建立了一種業(yè)務(wù)流程差距檢測(cè)機(jī)制，該機(jī)制能夠自動(dòng)檢測(cè)信息系統(tǒng)流程與企業(yè)內(nèi)部控制流程之間的差距，幫助解決數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，提高系統(tǒng)的安全性[1]。李國(guó)棟等人采用組件化的方法，通過(guò)Petri網(wǎng)對(duì)工作流過(guò)程模型進(jìn)行了組件形式的建模，并以建立網(wǎng)絡(luò)科技信息資源加工審核系統(tǒng)模型為例，闡述了組件化建立工作流網(wǎng)的過(guò)程，并通過(guò)基于不變量的方法對(duì)工作流網(wǎng)的活性和有界性進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了模型的可行性[2]。丁志軍等人利用時(shí)序Petri網(wǎng)對(duì)審計(jì)緩沖區(qū)管理的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行建模，進(jìn)而對(duì)系統(tǒng)的安全性和活性進(jìn)行了分析和驗(yàn)證[3]。王保云等人根據(jù)有色Petri網(wǎng)原理提出了安全審計(jì)事件可視化模型，并基于該模型，以文件類(lèi)操作的安全審計(jì)事件為主線，給出了一種安全審計(jì)事件時(shí)空邏輯關(guān)系可視化實(shí)現(xiàn)框架[4]。李博文等人針對(duì)計(jì)算機(jī)審計(jì)工作，結(jié)合工作流和Petri網(wǎng)方法，建立了一套審計(jì)工作流模型，并通過(guò)化簡(jiǎn)，對(duì)模型進(jìn)行了正確性驗(yàn)證[5]。劉志磊在研究Petri net工作流的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于審計(jì)管理系統(tǒng)中，并且所設(shè)計(jì)的管理系統(tǒng)已經(jīng)在某商業(yè)銀行審計(jì)管理項(xiàng)目中得到應(yīng)用，取得較好效果[6]。楊雯等人給出了面向?qū)ο蠊ぷ髁骶W(wǎng)的定義，分析了它的特點(diǎn)，并以其為工具建立了審計(jì)業(yè)務(wù)流程模型[7]。張衛(wèi)祥在Petri網(wǎng)和工作流網(wǎng)定義的基礎(chǔ)上，把流程挖掘技術(shù)引入到安全審計(jì)中，并借鑒現(xiàn)有安全審計(jì)常用分析方法，提出了對(duì)流程挖掘和針對(duì)工作流領(lǐng)域異常的分析手段和方法[8]。

2 流程的Petri網(wǎng)表示法

2.1 Petri網(wǎng)

Petri網(wǎng)是一種圖形化描述過(guò)程的強(qiáng)有力工具，可以非常直觀地描述一個(gè)工作流過(guò)程，由庫(kù)所和變遷組成，用圓圈表示庫(kù)所，矩形表示變遷，庫(kù)所和變遷由有向弧相連接[9]。變遷是Petri網(wǎng)中的主動(dòng)元素，通常表示事件、操作、轉(zhuǎn)換或傳輸。通過(guò)實(shí)施變遷，過(guò)程從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)狀態(tài)。庫(kù)所是Petri網(wǎng)中的被動(dòng)元素，它們不能改變網(wǎng)的狀態(tài)，通常表示媒介、地理位置、階段、狀態(tài)、條件等。變遷的實(shí)施就是從每個(gè)輸入庫(kù)所中獲得標(biāo)記(每個(gè)輸入庫(kù)所中都要有標(biāo)記，這也是條件)，然后放到每個(gè)輸出庫(kù)所中。如圖1所示，從輸入庫(kù)所Claim中獲取標(biāo)記，然后放到輸出庫(kù)所Under Consideration中。實(shí)施時(shí)，變遷消耗掉來(lái)自輸入庫(kù)所的標(biāo)記，并為每個(gè)輸出庫(kù)所產(chǎn)生標(biāo)記。

2.2 路由

擴(kuò)展的Petri網(wǎng)主要由4種路由結(jié)構(gòu)組成：順序路由、并行路由、選擇路由、循環(huán)路由。如圖2～圖5所示。

2.3 審計(jì)需要在Petri網(wǎng)中的反映

一個(gè)流程可以用Petri網(wǎng)來(lái)表示，這樣可以用Petri網(wǎng)的理論對(duì)流程進(jìn)行分析。本文引入Petri網(wǎng)以便對(duì)流程的執(zhí)行情況進(jìn)行審計(jì)。為了便于審計(jì)，要求循環(huán)路由只發(fā)生一次，這種情況下需要對(duì)流程的Petri網(wǎng)稍作更改。

3 流程審計(jì)

本文采用收款流程來(lái)描述對(duì)流程的審計(jì)[10]。為不失一般性，此處考慮任意的收款流程，即本例只反映收款流程的主要元素，這樣做的目的是使對(duì)流程審計(jì)的方法適用于任意流程的審計(jì)工作。如果收款流程是通過(guò)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的，則需要系統(tǒng)分析員和軟件工程師介入，系統(tǒng)分析員對(duì)收款流程系統(tǒng)的分析結(jié)果如圖6所示。

軟件工程師在系統(tǒng)分析員的指導(dǎo)下工作。軟件工程師為開(kāi)發(fā)出可用的收款流程系統(tǒng)，根據(jù)需要在數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)計(jì)表格，如表 1～表 4所示。

為了完成審計(jì)工作，必須對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的所有表格進(jìn)行審計(jì)，即驗(yàn)證在每個(gè)表格上的操作是否違反了流程。如果操作違反了流程，需要將違反流程的操作找出來(lái)，合規(guī)的流程由系統(tǒng)分析員在軟件需求方的指導(dǎo)下定義。存在流程被違反的可能性是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)操作入口不是唯一的，操作可以通過(guò)對(duì)軟件的操作來(lái)進(jìn)行，也可以進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更改。

表1 收款單據(jù)表(SKDJB)

表2 收款單文件表(SKDWJB)

表3 總帳表(ZZB)

表4 預(yù)收款表(YSKB)

先來(lái)看對(duì)SKDWJB的審計(jì)。審計(jì)人員要了解在SKDWJB上有哪些操作，可以看出，如果忽略SKDWJB與ZZB和YSKB的聯(lián)系，在SKDWJB上的操作有insert和update兩種。

對(duì)于SKDWJB上的insert操作O1，如果 O1沒(méi)有違反規(guī)則，則要求在SKDJB上有與該操作對(duì)應(yīng)的insert操作O2和 delete操作 O3。例如，O1是 insert into dbo.SKDWJB(ContractID，RecordPerson，TotalAmount，AmountOnContract，Amount)values(1，'zhang san'，1 000，5 000，1 000)。

在SQL Server 2008中為每張表格建立審計(jì)表，以反映表格內(nèi)容的變更[11]。O1操作將在審計(jì)表dbo.Audit中產(chǎn)生一條記錄，通過(guò)該記錄的PrimaryKey字段找到O1操作涉及的主鍵，這里是1，通過(guò) SQLStatement字段找到O1涉及的金額，這里是 1 000，用 sql語(yǔ)句 Select*from dbo.Audit where TableName=′dbo.SKDJB′and Operation=′i′and SQLStatement like ′%(1,1000%′在 dbo.Audit表中查找在 SKDJB上與 O1對(duì)應(yīng)的 insert操作 O2，用 sql語(yǔ)句Select*from dbo.Audit where TableName=′dbo.SKDJB′and Operation=′d′and SQLStatement like ′%ID=1%′在dbo.Audit表中查找在SKDJB上與O1對(duì)應(yīng)的delete操作O3。O2可能是 insert into dbo.SKDJB(ContractID,Amount,AmountOnContract,ID)values(1,1 000,5 000,1)，O3 可 能 是delete from dbo.SKDJB where ID=1。

對(duì)于SKDWJB上的update操作O4，如果O4沒(méi)有違反流程，則要求在SKDJB上有與該操作對(duì)應(yīng)的insert操作O5和delete操作O6。例如，O4是update dbo.SKDWJB set RecordPerson=′li si′,TotalAmount=3 500,Amount=2 500 where ContractID=1，O4操作將在審計(jì)表 dbo.Audit中產(chǎn)生一條記錄，通過(guò)該記錄的PrimaryKey字段找到O4操作涉及的主鍵，這里是 1，通過(guò)SQLStatement字段找到O4涉及的金額，這里是 2 500，用 sql語(yǔ)句 Select*from dbo.Audit where TableName=′dbo.SKDJB′and Operation=′i′and SQLStatement like ′%(1,2 500%′在 dbo.Audit表中查找在 SKDJB上與 O4對(duì)應(yīng)的 insert操作 O5，用 sql語(yǔ)句Select*from dbo.Audit where TableName=′dbo.SKDJB′and Operation=′d′and SQLStatement like ′%ID=6%′在dbo.Audit表中查找在SKDJB上與O4對(duì)應(yīng)的delete操作O6。O5可能是 insert into dbo.SKDJB(ContractID,Amount,AmountOnContract,ID)values(1,2 500,5 000,6)，O6 可 能 是delete from dbo.SKDJB where ID=6。

以上審計(jì)比較容易用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，但是對(duì)ZZB和YSKB的審計(jì)卻不那么簡(jiǎn)單，因?yàn)閷?duì)ZZB和YSKB的操作需要共享SKDWJB中的資源，這與SKDJB和SKDWJB的簡(jiǎn)單一對(duì)一關(guān)系不一樣。為了降低對(duì)ZZB和YSKB的審計(jì)難度，用Petri網(wǎng)來(lái)描述幾個(gè)表之間的資源使用關(guān)系，如圖7所示，同時(shí)流程系統(tǒng)軟件按照該P(yáng)etri網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖7中的兩張表SKDWJB1和SKDWJB2是為了方便審計(jì)工作而增加的。從圖7中可以看到，在SKDWJB上的insert操作有兩類(lèi)，一類(lèi)是輸入過(guò)程引發(fā)的，另一類(lèi)是轉(zhuǎn)帳過(guò)程引發(fā)的。前文已經(jīng)描述了對(duì)輸入過(guò)程引發(fā)的在SKDWJB上的insert操作的審計(jì)，現(xiàn)在要考慮SKDWJB和ZZB的關(guān)系，將SKDWJB上的insert操作的審計(jì)修改為以下內(nèi)容：

對(duì)于SKDWJB上的insert操作 O1，如果 O1沒(méi)有違反規(guī)則，則要求在SKDJB上有與該操作對(duì)應(yīng)的insert操作 O2和 delete操作 O3(設(shè)該條件表示為 C1)；或者要求在 SKDWJB和 SKDWJB1上都有相應(yīng)的 delete操作(設(shè)該條件表示為C2)。下面提供按照這條規(guī)則可以找出所有違規(guī)操作的簡(jiǎn)要證明：

令 O1→C1∪C2表示：如果任意O1合乎流程，那么C1和C2必然有一個(gè)被滿(mǎn)足。

反證：O1→C1∩C2，假設(shè)存在某一個(gè)在 SKDWJB上的insert操作 O1違規(guī)，那么必然在 SKDJB上與 O1對(duì)應(yīng)的 insert操作 O2和 delete操作 O3至少缺一個(gè)(即 C1)，并且要求SKDWJB上相應(yīng)的delete操作O4和在SKD-WJB1上相應(yīng)的delete操作O5至少缺一個(gè)(即C2)。只要操作是按照上面的Petri網(wǎng)進(jìn)行，以上假設(shè)是不可能的，即不可能存在違規(guī)操作O1。即只要違規(guī)操作O1存在，就一定可以按照上面的規(guī)則將其找出。

在圖7所示的Petri網(wǎng)中，轉(zhuǎn)帳這個(gè)變遷實(shí)施的前提條件是SKDWJB和SKDWJB1中同時(shí)有一個(gè)標(biāo)記，這個(gè)條件可被輸入變遷滿(mǎn)足。從圖7可看出，當(dāng)輸入變遷實(shí)施時(shí)，給SKDWJB和SKDWJB1各輸入一個(gè)標(biāo)記，從而滿(mǎn)足轉(zhuǎn)帳變遷實(shí)施的條件。轉(zhuǎn)帳變遷實(shí)施后，給SKDWJB輸入一個(gè)標(biāo)記，這個(gè)標(biāo)記是記帳變遷實(shí)施的條件之一，記帳變遷實(shí)施的另一個(gè)條件是SKDWJB2中存在標(biāo)記，這個(gè)條件被輸入變遷的實(shí)施滿(mǎn)足。

本文研究得出如下結(jié)論：(1)流程為服務(wù)所導(dǎo)向。服務(wù)需要在變化，服務(wù)質(zhì)量要求在提高，因此流程是不斷在變化的。有潛在審計(jì)需求的信息系統(tǒng)需要在系統(tǒng)分析中盡早考慮審計(jì)需要，考慮越早，需要做的工作越少。(2)Petri網(wǎng)的作用在于確定為滿(mǎn)足審計(jì)需要增加的表。在圖7中，SKDWJB1和SKDWJB2都是為了滿(mǎn)足審計(jì)需要增加的表，如果不是為了審計(jì)，這兩張表都是不必要的。(3)從審計(jì)過(guò)程中看到，選擇路由是難于審計(jì)的，順序或并行路由是易于審計(jì)的。在流程中，一張表格被多個(gè)過(guò)程使用，如果不采取增加表的措施，將產(chǎn)生混亂。所以，流程設(shè)計(jì)者如果考慮審計(jì)需要，就必須盡量避免選擇路由出現(xiàn)在流程中，如此，可以為信息系統(tǒng)審計(jì)人員減少不必要的工作。(4)流程審計(jì)今后或許可以向更加智能化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，如開(kāi)發(fā)出比較智能的算法來(lái)完成信息系統(tǒng)審計(jì)工作。

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