Převodníky v automatové knihovně Mata
Loading...
Date
Authors
Chocholatý, David
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Implementujeme konečné převodníky do nové rychlé a jednoduché automatové knihovny Mata. Konečné převodníky jsou konečné stavové stoje modelující regulární relace. Naše hlavní použití pro konečné převodníky je kódovaní operací nahrazení (nahrazení slova nebo regulárního vzoru řetězcem). Nový SMT nástroj pro řešení formulí s omezeními nad řetězci Z3-Noodler používá knihovnu Mata jako základ pro jeho rozhodovací proceduru. Noodler potřebuje konečné převodníky k analýze programů manipulujících s řetězci s operacemi nahrazení. Analýzou zmíněných programů používaných ve webových aplikacích se zabrání útokům jako cross-site scripting (XSS) nebo vložení kódu. Hlavní odlišující vlastnosti knihovny Mata zahrnují jednoduchost (jednoduchá k užívání, úpravě a rozšíření) a efektivitu (pracuje rychle). Reprezentaci a algoritmy pro konečné převodníky jsme navrhli s ohledem na tyto vlastnosti knihovny. K reprezentaci konečných převodníků a jejich algoritmů znovupoužijeme a rozšíříme existující datové struktury a algoritmy pro konečné automaty v knihovně Mata. Reprezentace pro konečné převodníky slouží jako společná reprezentace pro konečné převodníky a budoucí reprezentaci automatů využívajících multi-terminálních binárních rozhodovacích diagramů pro práci s velkými abecedami. Navíc rozšíříme návrh o algoritmy pro konstrukci konečných převodníků modelujících operace nahrazení definovaných v SMT-LIB. Nakonec experimentálně vyhodnotíme efektivitu konečných převodníků v knihovně Mata na nové sadě příkladů s operacemi nahrazení z běhů nástroje Z3-Noodler a z řešení problémů nalezení vzoru.
We implement finite transducers in a new fast and simple automata library Mata. Finite transducers are finite state machines modelling rational relations. Our primary use case for finite transducers is encoding replace operations (replacing a word or a regular pattern with a string literal). A recent automata-based SMT string solver Z3-Noodler uses Mata as a backbone of its decision procedure. Z3-Noodler needs finite transducers to analyse string manipulating programs with replace operations. The analysis of said programs used in web applications prevents software attacks such as cross-site scripting (XSS) or code injection. The distinctive features of Mata include simplicity (simple to use, modify and extend) and efficiency (fast to run). We design the representation and algorithms for finite transducers to fit the simplicity and efficiency requirements. We inherit and extend the existing data structures and algorithms for finite automata in Mata to represent the finite transducers and their operations. The representation for finite transducers serves as a common data structure and interface for the finite transducers and future representation of automata using multi-terminal binary decision diagrams to handle large alphabets. We further extend the design with algorithms to construct finite transducers modelling replace operations defined in SMT-LIB. Finally, we run an experimental evaluation of performance of finite transducers in Mata on a new benchmark with replace operations from runs of Z3-Noodler and from solving problems in pattern matching.
We implement finite transducers in a new fast and simple automata library Mata. Finite transducers are finite state machines modelling rational relations. Our primary use case for finite transducers is encoding replace operations (replacing a word or a regular pattern with a string literal). A recent automata-based SMT string solver Z3-Noodler uses Mata as a backbone of its decision procedure. Z3-Noodler needs finite transducers to analyse string manipulating programs with replace operations. The analysis of said programs used in web applications prevents software attacks such as cross-site scripting (XSS) or code injection. The distinctive features of Mata include simplicity (simple to use, modify and extend) and efficiency (fast to run). We design the representation and algorithms for finite transducers to fit the simplicity and efficiency requirements. We inherit and extend the existing data structures and algorithms for finite automata in Mata to represent the finite transducers and their operations. The representation for finite transducers serves as a common data structure and interface for the finite transducers and future representation of automata using multi-terminal binary decision diagrams to handle large alphabets. We further extend the design with algorithms to construct finite transducers modelling replace operations defined in SMT-LIB. Finally, we run an experimental evaluation of performance of finite transducers in Mata on a new benchmark with replace operations from runs of Z3-Noodler and from solving problems in pattern matching.
Description
Keywords
konečné převodníky, konečné automaty, operace nahrazení, řešení řetězcových problémů, řetězcová omezení, SMT, efektivita, jednoduchost, verifikace, cross-site scripting, vložení kódu, prohlížečové transdukce, kompozice, projekce, aplikace, nedeterminismus, finite transducers, finite automata, replace operations, string solving, string constraints, SMT, efficiency, simplicity, verification, cross-site scripting, code injection, browser transductions, composition, projection, application, nondeterminism
Citation
CHOCHOLATÝ, D. Převodníky v automatové knihovně Mata [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Matematické metody
Comittee
prof. Ing. Tomáš Vojnar, Ph.D. (předseda)
Ing. Martin Hrubý, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Smrčka, Ph.D. (člen)
Dr. Ing. Petr Peringer (člen)
Ing. Radek Hranický, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Lengál, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-20
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení