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基于有限自动机的软件行为模型评价方法研究

作 者: 任宏宇
导 师: 薛静锋
学 校: 北京理工大学
专 业: 计算机科学与技术
关键词: 软件行为模型 有限自动机 拓扑分析 语言集合 评价技术
分类号: TP311.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 35次
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内容摘要


本文主要研究软件行为模型之间的比较方法,目的是通过量化软件行为模型之间的区别,进一步评价软件行为模型的推断技术。软件行为模型在软件安全检测领域具有重要的地位,伴随计算机性能的普遍提高,利用软件行为模型对软件的实时运行状态进行监测逐渐的从理论研究向具体实践转变,软件行为模型的推断技术层出不穷。如何区分各种软件行为模型推断技术的优劣,如何评价软件行为模型推断技术的性能,成为具有深度研究意义和高度研究价值的课题。从工程化的角度来看,想要评价一种生产方式的最好方法是对其产品进行比较测试。因此,本文从比较软件行为模型的角度来评价其推断技术,并选择软件行为模型中具有代表性的有限自动机形式的软件行为模型作为研究和比较的对象。比较有限自动机的方法结合了拓扑结构分析和语言集合分析的结果,其中,结构分析的结果能够以集合的形式表明目标自动机相对于标准自动机多出和缺失的部分,语言集合分析的结果是为了给有限自动机的局部元素赋权。结合两种分析方法的结果,将有限自动机的局部结构的重要性区别开来,并将这种重要性的区别融合进Precision和Recall参数对的计算之中,获得扩展的计算表达式。使用该扩展的表达式评价和比较有限自动机形式的软件行为模型,并进一步比较不同软件行为模型的推断技术。本文在基于拓扑结构分析的研究中,将人使用地图寻找目的地的认知过程引入算法思想之中,用于比较软件行为模型,并将软件行为模型之间的差异数量化表示;在语言集合分析的研究中,使用图的深度优先算法求解有限自动机的语言集合,并提出一种为软件行为模型局部元素赋权的策略,将赋权的结果与结构分析的结果进行融合,拓展了单纯依靠语言集合或者结构分析比较软件行为模型的研究思路。通过将研究方案的二个核心算法实现,并应用于两种软件行为模型的推断技术的比较,验证了结合语言集合分析的拓扑结构比较方法的可行性,为进一步构建软件行为模型推断技术评价体系奠定了基础。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 软件安全检测方法的研究现状  10-11
  1.2 软件行为的定义  11-13
  1.3 软件行为模型的构造和评价  13-15
  1.4 论文结构  15-16
第2章 研究内容与研究方案  16-23
  2.1 课题目标与研究内容  16-17
  2.2 软件行为模型推断技术的评价  17
  2.3 研究对象及预定义  17-19
  2.4 结合图的拓扑分析和搜索算法  19-21
  2.5 本章小结  21-23
第3章 软件行为模型的结构比较算法  23-34
  3.1 状态的相似度  23-27
    3.1.1 局部相似度  24-26
    3.1.2 全局相似度  26-27
  3.2 相似度求解及标识主对  27-29
  3.3 有限自动机之间结构性区别求解  29-31
  3.4 计算Precision 和Recall  31-32
  3.5 结构化分析结果的思考  32-33
  3.6 本章小结  33-34
第4章 软件行为模型的语言集合求解  34-42
  4.1 有限自动机语言集合与图的遍历搜索  34-35
  4.2 图的遍历搜索算法  35-38
    4.2.1 深度优先遍历算法  36-37
    4.2.2 广度优先遍历算法  37-38
    4.2.3 算法的比较与选择  38
  4.3 为自动机的局部结构赋权  38-41
    4.3.1 为状态节点赋权  39
    4.3.2 为跳转赋权  39-40
    4.3.3 二种赋权方式的讨论  40-41
  4.4 本章小结  41-42
第5章 结合结构分析与语言集合的评价方法  42-49
  5.1 扩展的Precision 和Recall 计算表达式  42-44
    5.1.1 对语言集合分析结果的预定义  42-43
    5.1.2 对结构化分析结果的预定义  43
    5.1.3 扩展后的Precision 和Recall  43-44
  5.2 结合结构分析与语言集合比较软件行为模型  44-47
    5.2.1 目标软件行为模型与标准软件行为模型  45-46
    5.2.2 求解有限自动机的结构差异  46
    5.2.3 求解有限自动机的语言集合  46-47
  5.3 结果的对比分析  47
  5.4 本章小结  47-49
第6章 实验及数据分析  49-60
  6.1 实验对象及环境的介绍  49-54
    6.1.1 标准软件行为模型  49-50
    6.1.2 Markov 软件行为模型和EDSM 软件行为模型  50-53
    6.1.3 实验内容及技术  53-54
  6.2 实验数据及分析  54-59
    6.2.1 Markov 模型与标准模型的比较结果  54-55
    6.2.2 EDSM 模型与标准模型的比较结果  55-57
    6.2.3 结合结构差异和语言集合分析评价软件行为模型的推断技术  57-59
  6.3 本章小结  59-60
总结与展望  60-62
参考文献  62-66
攻读学位期间发表论文与研究成果清单  66-67
致谢  67

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程
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