高性能正则表达式匹配算法综述

深度检测在维护网络安全、保证服务质量等方面扮演着重要的角色。正则表达式匹配算法作为高性能深度检测的核心技术,具有重要的研究价值和实践意义。随着网络流量不断增长、规则数目持续增多以及网络结构日趋灵活和动态,现有的正则表达式匹配算法面临着匹配速度、内存占用和更新能力等多方面的挑战。介绍了正则表达式匹配算法的研究背景,从空间压缩、匹配加速、新型自动机设计以及规则拆分和分组四个角度入手,分类总结了学术界具有影响力的研究成果。通过基于真实网络流量的评测,比较了几种经典匹配算法在不同规则集上的匹配速度、内存占用和预处理时间等性能指标,并给出了不同需求场景下高效正则表达式匹配算法的选择建议,归纳了高性能正则表达式匹配算法的下一步发展方向。     

基于FPGA的正则表达式匹配算法综述

分析了基于硬件正则表达式匹配的优势,介绍了基于现场可编程门阵列（FPGA）的正则表达式匹配算法的基本思想和设计方法,从匹配速度和资源利用率两个技术指标的角度对现有算法进行分类,综述了当前的主流算法并分析了其优缺点,最后论述了目前基于FPGA正则表达式匹配算法设计的难点并展望了未来研究的发展趋势。     

基于FPGA改进电路的高性能正则表达式匹配算法

针对正则表达式匹配过程中吞吐率低及逻辑资源占用数多的问题,提出一种完全基于现场可编程门阵列(FPGA)逻辑电路的改进确定有限自动机(DFA)匹配算法。首先,该算法统计了DFA中每个状态的大多数转移边都会集中指向相同状态特征的结果,随后根据正则表达式的转移矩阵为DFA的每个状态设置一条默认的转移边,最后进行逻辑电路简化处理,并采用L7-filter规则集进行实测。实验结果表明,改进后的DFA方案与非确定有限自动机(NFA)方案相比,有10%~60%的规则获得了更高的吞吐率,62%~87%的规则占用了更少的逻辑资源。     

汉字有穷自动机研究

为了更好地研究汉字信息输入系统，解决汉字输入的“瓶颈”问题，本文利用自动机理论，着眼于系统整体，建立了４种汉字信息输入处理系统的数学模型，引进了１－型，２－型，４－型自动机的概念，分别具体地给出了状态转移函数。     

确定有穷自动机的最小化问题探讨

本文针对DFA最小化时可能遇到的各种情形,给出最小化的通用算法,并通过具体实例加以验证。此算法有利于学生对编译原理课程中DFA最小化的学习和理解,同时让学生进一步了解此知识点在其他问题求解中的应用。     

一种面向网络安全检测的高性能正则表达式匹配算法

目前进行正则表达式匹配的典型工具DFA和NFA都存在匹配效率和内存需求之间不可调和的矛盾,无法胜任网络安全检测中大规模正则表达式的匹配.为了解决这个问题,文中从网络安全检测的行为特点出发,结合DFA、NFA模型各自的特性,提出了一种基于猜测-验证的匹配方法.首先使用DFA对正则表达式中的部分子特征进行搜索,完成特征存在性的猜测;当猜测到有可能匹配某个特征后,再使用NFA进行验证.文中方法既充分利用了DFA的高效性,减少了对相对较慢的验证过程的调用,又借助NFA避免了内存消耗过于巨大.结果表明,该方法可以在大大减少内存需求的情况下,实现正则表达式的高效匹配.     

一类交替的ω—有穷自动机和确定的ω—有穷自动机识别能力…

本文提出了一类交替的ω－有穷自动机，即所有状态都是万能的交替的ω－有穷自动机，并采用了构造的方法证明了ω－ＵＡＦＡ和确定的ω－有穷自动机在四种接受条件下接受的ω－语言的等价性。     

基于等价关系的有穷自动机最小化方法

主要介绍了有穷自动机的基础知识,研究了有穷自动机的等价性,并在确定型有穷自动机的状态集上引入等价关系,给出了自动机的最小化过程。利用等价归并算法,可以将某一给定的确定型有穷自动机状态集上的等价状态归并掉．生成与其等价的最小化的确定型有穷自动机。     

论有穷状态验证方法的局限性

程序有穷状态验证方法是介于程序验证和程序测试之间的一种方法，一方面它如同程序验证一样可以证明某程序具有某些要求的性质，或找出反例证明该程序不具有所要求的性质。另一方面它又不像程序验证那样复杂，要求验证人员具有较高的形式化推理的专业理论和数学水平。但是，现有的有穷状态验证方法有很大的局限性，它要求所论证的性质是有穷自动机所接受的事件序列的集合，或等价地说该性质能表示成为正则表达式。众所周知，有穷自动机所能接受的语言类，按Chomsky字的集合的分类是很小的类。本文讨论了这种局限性，井尝试突破只能使用有穷自动机的限制，提出了一种新的验证方法——有穷路径验证法。在这种方法中，所论证的性质表示可以推广到使用任何一类自动机。作为代价，描写系统的模型限制是无环的。对于有环的描写系统的模型，本文提出了一种称之为“有穷路径测试”的方法。同一般的程序测试一样，用这种方法通过测试不能正面地验证程序的正确性，可是如果通不过测试，则能帮你发现反例，找出程序的错误。与一般的程序测试不同的是这里的测试是相对于模型的路径，而不执行实际的程序。     

面向网络安全的正则表达式匹配技术

分析了基于有穷状态自动机的正则表达式匹配方法的时间复杂度、空间复杂度以及二者之间的制约关系,深入讨论了在网络安全应用中遇到的特有问题与挑战.围绕这两个问题,对当前出现的多种优化技术和策略进行了全面的综述和评价,最后对未来的研究方向进行了总结和展望.     

正规文法与有限自动机的等价构造

在功能上,正规文法与有限自动机描述和识别语言是等价的,它们之间也存在等价构造算法,但这些构造算法有些复杂.对其算法进行了简化且给以了证明,并提出了一个从有限自动机构造等价左线性正规文法的算法,同时也进行了证明,最后给出了该算法的一个实例.     

一种无改写的正则表达式分析树构造算法

数据抽取常用正则表达式(RE)来描述数据源.为实现可视化描述,需将RE转换成分析树.但现有基于改写的RE分析树构造方法会破坏数据对象的内在结构,不能用于数据抽取问题.提出了一种无改写的RE分析树构造算法.实验表明,该算法在时空间性能和实用性等方面优于现有RE分析树构造算法.     

二元弱可逆有限自动机延迟步数的分解

本文考虑二元严格延迟τ步弱可逆有限自动机Ｍ的延迟步数的分解问题。首先证明如果Ｍ强连通且所有状态的延迟步数不小于τ－１，则Ｍ一定能分解为一个延迟０步弱可逆有限自动机和一个τ阶延迟元。然后证明如果Ｍ所有状态延迟步数均不小于ｍ，那么Ｍ可以分解为一个严格延τ－ｍ步弱可逆有限自动机和一个ｍ阶延迟元。最后考虑了Ｍ可分解为一个严格延迟τ－１步和一个严格延迟１步弱可逆有限自动机的条件。     

基于广义后缀树结合过滤因子的正则表达式匹配算法

为了提高正则表达式在文本集合上的匹配效率,提出一种基于广义后缀树与过滤因子相结合的正则表达式匹配技术.根据给定的文本集合构建广义后缀树,通过在广义后缀树上定位过滤因子得到有效的候选匹配集合,利用过滤因子的序列信息进一步过滤候选集合,进而对候选集合中的字符串进行验证,得到匹配结果.通过在真实的数据集上进行实验,证明了该算...     

环上线性有限自动机的可逆性的一些结果

本文证明了有单位元的有限交换环R上任何延迟t步(弱)可逆线性有限自动机皆有延迟t步线性(弱)逆的充分必要条件是环R满足条件: x(Ax=0→bx=0)→y(b=yA)我们还证明了对任何有单有限交换环R,R上输入、输出维数相同的延迟t步(弱)可逆线性有限自动机具有延迟t步线性(弱)逆.     

一种基于正则表达式匹配的协议分析异常检测方法

在分析了基于协议分析技术的IDS不足的基础上,引入了正则表达式的技术,提出了基于正则表达式匹配的协议分析技术,给出了相应实现算法,并在实际构建IDS规则库时进行了试验,通过实验结果表明,运用正则表达式改善了误用检测中检测特征单一、无法检测新攻击的缺陷,扩展了检测变种攻击的能力,从而大大提高了检测的效率.     

关于弱可逆有限自动机延迟步数分解的两个结果

本文证明存在(任意元)延迟2步弱可逆有限自动机不等价于任何两个延迟1步弱可逆有限自动机的化合的任何子自动机。因而说明了不是对所有的弱可逆有限自动机,延迟步数都是可分解的,但对所有状态的延迟步数均为2的二元延迟2步弱可逆有限自动机,则分解是可行的。     

From regular expressions to smaller NFAs

Several methods have been developed to construct λ-free automata that represent a regular expression. Among the most widely known are the position automaton (Glushkov), the partial derivatives automaton (Antimirov) and the follow automaton (Ilie and Yu). All these automata can be obtained with quadratic time complexity, thus, the comparison criterion is usually the size of the resulting automaton. The methods that obtain the smallest automata (although, for general expressions, they are not comparable), are the follow and the partial derivatives methods. In this paper, we propose another method to obtain a λ-free automaton from a regular expression. The number of states of the automata we obtain is bounded above by the size of both the partial derivatives automaton and of the follow automaton. Our algorithm also runs with the same time complexity of these methods.     

二维触发元胞自动机加密算法的软件实现

一维触发元胞自动机加密系统的缺点是密钥空间小[1],二维触发元胞自动机在几乎不增加计算量及复杂度的同时,极大地扩张了密钥空间。简述二维触发元胞自动机的基本理论,应用其触发规则建立动态密码系统,完成加密解密,并根据程序的最终测试数据,进行性能分析。