[发明专利]基于协议知识的协议状态机主动推断方法

摘要

本发明提供一种基于协议知识的协议状态机主动推断方法，包括以下步骤：报文格式提取、观察表初始化、观察表闭合性检查、无效询问序列过滤、询问直接响应、候选状态机构造、等价判定、以及依据反例扩展观察表。本发明针对协议状态机主动推断过程中效率偏低的问题，依据协议会话样本集，提取协议报文之间的顺序约束过滤各种无效询问，同时基于协议会话样本集对会话样本中出现过的询问类别进行直接响应，此外，通过基于正例样本变异的方法有效搜寻候选状态机的反例，从整体上提升了协议状态机主动推断的效率。

主权项

1.一种基于协议知识的协议状态机主动推断方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)报文格式提取：采用报文格式提取方法获得输入和输出报文的协议格式，将具有相同格式的报文划分为一类，并用抽象符号表示报文的类别信息，将输入和输出报文组成的会话序列抽象为抽象符号所组成的字符串序列；(2)观察表初始化：观察表为三元组(S,E,T)，观察表的行由S∪S·Σ构成，S·Σ＝{s·a|s∈S,a∈Σ}，Σ表示作为输入的抽象符号的集合，符号“·”代表字符间的拼接关系，观察表的列由E构成；函数T将S∪S·Σ与E映射为输出字符，作为表格中相应表格项的取值；观察表初始化时，令S＝{ε},E＝Σ，其中ε代表空字符串，为观察表的每个表格项产生对应的输入报文序列，并依据协议实体相应的输出报文信息为表格项赋值；(3)观察表闭合性检查：判断初始化后的观察表是否满足闭合性的要求，如果闭合性条件不满足，找到导致闭合性不满足的行t∈S·Σ，将t移至S，并相应扩展观察表的S·Σ集合；为了填充新产生的表格项，需要产生询问报文，获取相应的输出信息，从而为表格项赋值；如果闭合性条件满足，将进入步骤(6)，构造与观察表对应的候选协议状态机；(4)无效询问序列过滤：依据会话样本集，提取各类报文之间的顺序约束关系，制定相应的过滤规则，如果作为询问的输入报文序列被判定为无效，则直接过滤；如果作为询问的输入报文序列满足报文间的顺序约束关系，则进行下一步的处理；(5)询问直接响应：通过对会话样本集进行学习，如果作为询问的输入报文序列，可以直接通过会话样本集推断得出响应结果，则直接实施响应，而不需要将询问发送给协议实体；如果依据报文样本集无法确定相应的响应信息，再将询问发送给协议实体程序进行交互；(6)候选状态机构造：当观察表满足闭合性要求后，可以依据观察表构造候选的协议状态机；协议状态机表示为Mealy机的形式，其中输入集合和输出集合按照报文格式提取阶段收集的信息填充，其他信息依据观察表填充；(7)等价判定：为了确定候选协议状态机是否与真实的协议状态机等价，需要产生足够数量的测试序列，比较协议实体对相应测试序列的输出是否与候选协议状态机对相应测试序列的输出相同；测试序列基于正常的协议字符串序列构造，避免随机生成会导致大量无效测试样本的缺陷；如果发现导致输出不相同的测试序列，该测试序列即为反例，需要以之为基础进一步实施状态机推断；(8)依据反例扩展观察表：在发现作为反例的字符串以后，需要依据反例的后缀扩展观察表的E集合，在此基础上填充观察表，从而更全面的将不同协议状态区分开来；重复(3)-(7)的步骤，直到输出与真实的协议状态机等价的状态机结果。