|
| |
|
|
Comparing Languages and Reducing Automata Used in Network Traffic Filtering
Havlena, Vojtěch ; Rogalewicz, Adam (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
The focus of this thesis is the comparison of languages and the reduction of automata used in network traffic monitoring. In this work, several approaches for approximate (language non-preserving) reduction of automata and comparison of their languages are proposed. The reductions are based on either under-approximating the languages of automata by pruning their states, or over-approximating the language by introducing new self-loops (and pruning redundant states later). The proposed approximate reduction methods and the proposed probabilistic distance utilize information from a network traffic. Formal guarantees with respect to a model of network traffic, represented using a probabilistic automaton are provided. The methods were implemented and evaluated on automata used in network traffic filtering.
|
|
|
Reducing Size of Nondeterministic Automata with SAT Solvers
Šedý, Michal ; Havlena, Vojtěch (referee) ; Holík, Lukáš (advisor)
Nedeterministické konečné automaty (NKA) jsou široce využívány v počítačové vědě, například v oblasti formálních jazyků pro reprezentaci regulárních jazyků, k monitorování vysokorychlostních sítí, rozpoznávání obrazu, modelování hardware, nebo dokonce v bioinformatice pro vyhledávání sekvencí nukleotidových kyselin v DNA. NKA jsou také používány v abstraktním regulárním model checkingu, dále ve verifikaci programů manupulujících s řetězci, ve verifikaci programů využívajících ukazatele, pro konstrukci lineárních rovnic a nerovnic, v rozhodovacích procedurách WS1S a WS2S logiky a mnohých dalších. Minimalizace automatů je základní technikou, která pomáhá snižovat nároky na zdroje (paměť, čas nebo množství hardwarových komponentů) a urychlovat operace prováděné na automatech. Běžně používané minimalizační techniky, jakými jsou slučování stavů, odstraňování hran přechodů nebo saturace, mohou v automatech zanechat potenciální minimalizovatelné podgrafy obsahující duplicitní jazykovou informaci. Tyto fragmenty sestávají ze skupiny stavů, kde je již část jazyka jednoho stavu pokryta jazyky ostatních stavů z této skupiny. Tato práce popisuje novou techniku využívající SAT solver, který poskytuje informaci umožňující minimalizovat tyto doposud neminimalizovatelné části automatů. Nově vyvíjená metoda, která využívá pouze informaci od SAT solveru a slučování stavů minimalizuje automaty podobně efektivně, a v případě automatů s nízkým počtem přechodů dokonce rychleji než nástroj RABIT/Reduce, který využívá slučování stavů a odstraňování hran.
|
|
|
Library for Finite Automata and Transducers
Bieliková, Michaela ; Lengál, Ondřej (referee) ; Hruška, Martin (advisor)
Finite state automata are widely used in the field of computer science such as formal verification, system modelling, and natural language processing. However, the models representing the reality are complicated and can be defined upon big alphabets, or even infinite alphabets, and thus contain a lot of transitions. In these cases, using classical finite state automata is not very efficient. Symbolic automata are more concise by employing predicates as transition labels. Finite state transducers also have a wide range of application such as linguistics or formal verification. Symbolic transducers replace classic transition labels with two predicates, one for input symbols and one for output symbols. The goal of this thesis is to design a library for letter and symbolic automata and transducers which will be suitable for fast prototyping.
|
|
|
Reductions of Automata Used in Network Traffic Filtering
Semrič, Jakub ; Hruška, Martin (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
The aim of this work is to propose scalable methods for reducing non-deterministic finite automata used in network traffic filtering. We introduce two approaches of NFAs reduction based on states elimination. To achieve a substantial reduction of automata, we use language non-preserving techniques with a primary focus on language over-approximation, since language preserving methods may not provide sufficient reduction. We implemented the methods and evaluated the accuracy of the reduced automata on real traffic. Our approach does not provide any formal guarantee wrt unseen input traffic, but on the other hand, it can be smoothly used on automata of any size, which is a significant problem for existing methods that have very high time complexity and cannot be applied on really large automata.
|
|
|
Aproximate String Matching
Toth, Róbert ; Košař, Vlastimil (referee) ; Kaštil, Jan (advisor)
This thesis deals with the problem of approximate string matching, ie. string matching allowing errors. Initially, we will define the problem itself and demonstrate variety of it's applications, followed by short survey of different approaches to cope with this problem. The remaining part of the work is focused on algorithms based on the use of deterministic finite automatons. Main algorithms in this area will be presented. Those will be implemented in Python programming language and thoroughly compared in series of experiments.
|
|
|
Efficient Automata Techniques and Their Applications
Havlena, Vojtěch ; Jančar, Petr (referee) ; Mayr, Richard (referee) ; Esparza, Javier (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Tato práce se zabývá vývojem efektivních technik pro konečné automaty a jejich aplikace. Zejména se věnujeme konečným automatům použitých pří detekci útoků v síťovém provozu a automatům v rozhodovacích procedurách a verifikaci. V první části práce navrhujeme techniky přibližné redukce nedeterministických automatů, které snižují spotřebu zdrojů v hardwarově akcelerovaném zkoumání obsahu paketů. Druhá část práce je je věnována automatům v rozhodovacích procedurách, zejména slabé monadické logice druhého řádů k následníků (WSkS) a teorie nad řetězci. Navrhujeme novou rozhodovací proceduru pro WS2S založenou na automatových termech, umožňující efektivně prořezávat stavový prostor. Dále studujeme techniky předzpracování WSkS formulí za účelem snížení velikosti konstruovaných automatů. Automaty jsme také aplikovali v rozhodovací proceduře teorie nad řetězci pro efektivní reprezentaci důkazového stromu. V poslední části práce potom navrhujeme optimalizace rank-based komplementace Buchiho automatů, které snižuje počet generovaných stavů během konstrukce komplementu.
|
|
|
Parametric Properties for Log Checker
Čaládi, Filip ; Fiedor, Tomáš (referee) ; Smrčka, Aleš (advisor)
Plogchecker 2.0 is a tool for verification of user-defined properties over sequences of events in the traces of the program. The implementation of this tool mainly builds on the previous version of the tool Plogchecker. The main idea behind these tools is that the user has to specify system properties (parametric or non-parametric), make any program run records available to the verification tool and let the tool analyze. The analysis output is the report about the violation of specified properties with sequences of events that caused the error. This thesis proposes a new algorithm that optimizes the processing of event sequences against user-defined properties specifications. The optimizations are focused on both scalability as well as precision. Furthermore, it adds support for various parametric data types, such as string, number, date and time. Finally, it offers an easier and more comfortable way to specify such parametric properties. Throughout the series of experiments, it is shown that Plogchecker 2.0 is more scalable and precise compared to previous version of Plogchecker.
|
|
|
Fast Regular Expression Matching Using FPGA
Kubiš, Juraj ; Fukač, Tomáš (referee) ; Matoušek, Denis (advisor)
Bachelor thesis deals with the possibility of hardware acceleration of regular expression matches. The content of the thesis is to analyze existing hardware architectures and evaluate their positive and negative properties. Based on this knowledge, the architecture is designed. It is based on deterministic finite automata with implicit transitions (D2FA), is implemented in VHDL and is synthesized. The synthesis results are analyzed to determine the overall throughput of the architecture. It is designed software to convert regular expressions into a D2FA and to optimize this automaton in order to minimize memory requirements. The implementation is verified and the benefits of individual optimization techniques to reduce memory requirements are evaluated.
|
|
|
Symbolic Automata for Analysing String Manipulating Programs
Kotoun, Michal ; Rogalewicz, Adam (referee) ; Vojnar, Tomáš (advisor)
Mnoho aplikací přijímá, odesílá a zpracovává data v textové podobě. Správné a bezpečné zpracování těchto dat je typicky zajištěno tzv. ošetřením řetězců (string sanitization). Pomocí metod formální verifikace je možné analyzovat takovéto operace s řetězci a prověřit, zda jsou správně navržené či implementované. Naším cílem je vytvořit obecný nástroj pro analýzu systémů jejichž konfigurace lze kódovat pomocí slov z vhodné abecedy, a také jeho specializaci pro analýzu programů pracujících s řetězci. Nejprve jsou popsaný konečné automaty a převodníky a poté různé třídy a podtřídy symbolických převodníků, zejména pak jejich omezení. Na základě těchto informací je pak pro použití v analýze programů navržen nový typ symbolických převodníků. Dále je popsán regulární model checking, speciálně pak jeho variantu založenou na abstrakci automatů, tzv. ARMC, u kterého je známo že dokáže velmi úspěšně překonat problém stavové exploze u automatů a umožňuje nám tzv. dosáhnout pevného bodu v analýze. Poté je navržena vlastní analýza programů psaných v imperativním paradigmatu, a to zejména programů manipulujících s řetězci, založená na principech ARMC. Následuje popis vlastní implementace nástroje s důrazem na jeho praktické vlastnosti. Rovněž jsou popsaný důležité části knihovny AutomataDotNet, na které nástroj staví. Práci je uzavřena diskuzí experimentů s nástrojem provedených na příkladech z knihovny LibStranger.
|
guest ::
