Comparing Languages and Reducing Automata Used in Network Traffic Filtering

Tato práce se zabývá porovnáváním jazyků automatů a redukcí automatů používaných při monitorování síťového provozu. Je navrženo několik přístupů pro přibližnou redukci automatů (nezachovávající jazyk) a přístup pro porovnávání jejich jazyků. Redukce jsou založeny na podaproximaci jazyka automatu, kdy dochází k odstraňování stavů nebo na nadaproximaci jazyka, kdy dochází k přidávání nových smyček (a odstranění zbytečných stavů později). Navržené metody pro přibližnou redukci a navržená pravděpodobnostní vzdálenost využívají informaci ze síťového provozu. Jsou poskytnuty formální záruky vzhledem k modelu síťového provozu, který je reprezentován pravděpodobnostním automatem. Metody byly implementovány a jejich vlastnosti byly ověřeny na automatech používaných pro filtrování síťového provozu.The focus of this thesis is the comparison of languages and the reduction of automata used in network traffic monitoring. In this work, several approaches for approximate (language non-preserving) reduction of automata and comparison of their languages are proposed. The reductions are based on either under-approximating the languages of automata by pruning their states, or over-approximating the language by introducing new self-loops (and pruning redundant states later). The proposed approximate reduction methods and the proposed probabilistic distance utilize information from a network traffic. Formal guarantees with respect to a model of network traffic, represented using a probabilistic automaton are provided. The methods were implemented and evaluated on automata used in network traffic filtering.

Conjuction and Disjunction in Fuzzy Logic

Tato práce se věnuje triangulárním normám a jejich zobecněním - uninormám, zejména jejich transformacím pomocí jednotkové funkce, a také modelování fuzzy logické konjunkce a disjunkce na základě empirických dat. Byly stanoveny podmínky, při nichž transformací určitých uninorem vznikne opět uninorma. Taktéž byly určeny podmínky invariantnosti transformace pro třídu určitých uninorem. Transformace uninorem rozšiřuje třídu možných spojek a jejich studium nám ulehčilo hledání podmínek při modelování. Byl také nalezen a analyzován algoritmus pro modelování fuzzy logických spojek. Na základě programu implementujícího tento algoritmus byl vyhodnocen experiment, který měl za cíl modelovat fuzzy konjunkci užívanou lidmi.This thesis deals with triangular norms and their generalizations - uninorms, in particular with their transformation using a unit function and also with modeling of fuzzy conjunction and disjunction based on empirical data. The conditions under which transformations of certain uninorms give again uninorms are established. Conditions of invariance transformations for certain class of uninorms are found. Transformations of uninorms extend class of connectives. The study of these transformations faciliates the search of modeling conditions. An algorithm for modeling of fuzzy connectors is also proposed and analyzed. An experiment based on implementation of the algorithm is evaluated. This experiment aims at modeling of fuzzy conjunction for human use.

Efficient Automata Techniques and Their Applications

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.

A Note on One Less Known Class of Generated Residual Implications

This paper builds on our contribution [Havlena and Hlinena, 2016] which studied modelling of the conjunction in human language. We have discussed three different ways of constructing conjunction. We have dealt with generated t-norms, generated means and Choquet integral. In this paper we construct the residual operators based on the above conjunctions. The only operator based on a t-norm is an implication. We show that this implication belongs to the class of generated implications I^g_N which was introduced in [Smutna, 1999] and studied in [Biba and Hlinena, 2012]. We study its properties. More, we investigate this class of generated implications. Some important properties, including relations between some classes of implications, are given

Efficient Automata Techniques and Their Applications

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