Efektivní automatové techniky a jejich aplikace

Abstract

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.

This thesis develops efficient techniques for finite automata and their applications. In particular, we focus on finite automata in network intrusion detection and automata in decision procedures and verification. In the first part of the thesis, we propose techniques of approximate reduction of nondeterministic automata decreasing consumption of resources of hardware-accelerated deep packet inspection. The second part is devoted to automata in decision procedures, in particular, to weak monadic second-order logic of k successors (WSkS) and the theory of strings. We propose a novel decision procedure for WS2S based on automata terms allowing one to effectively prune the state space. Further, we study techniques of WSkS formulae preprocessing intended to reduce the sizes of constructed intermediate automata. Moreover, we employ automata in a decision procedure of the theory of strings for efficient handling of the proof graph. The last part of the thesis then proposes optimizations in rank-based Buchi automata complementation reducing the number of generated states during the construction.