CN106817372A - 一种基于多状态机的协议解析系统及方法 - Google Patents

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方晓亮
涂高元
郭永兴
陆云燕
陈雅贤
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Abstract

本发明公开一种基于多状态机的协议解析系统，包括：多状态机生成模块，用于定义需要的状态机以及状态机之间的跳转关系；以及，状态机匹配模块，用于待匹配数据的输入、中间匹配结果的保存以及最终匹配结果的输出。本发明还公开一种基于多状态机的协议解析方法，包括如下步骤：步骤1，初始化所有状态机，并定义各状态机之间的跳转关系，形成多状态机；步骤2，将待匹配的数据输入多状态机进行匹配，输出匹配结果。此种方案可提高解析效率，解决特征码被分段传输的问题，并可进行容错处理。

Description

一种基于多状态机的协议解析系统及方法
技术领域
本发明涉及一种基于多状态机的协议解析系统及解析方法。
背景技术
现有的协议一般都是以键-值对的形式定义的。键也就是通常所说的特征码，值则是通常所说的有效数据。在实际操作时，通过对特征码的循环匹配，将相应的有效数据进行保存，当识别到的特征码为结束特征码的时候，则输出匹配结果。
现有的解析方法存在着如下几点不足：
(I)解析速度慢；
(II)在网络数据传输中，特征码可能被分段传输，导致特征码匹配不到；
(III)无法定义特征码出现的先后顺序；
(V)所有的特征码都聚集在一个状态机里面，可能造成状态机爆炸；
(IV)没有容错机制和跳转机制。
以下对本案涉及到的几个名词进行解释：
(I)状态：用于匹配的最小单位。比如特征码China包含有C、h、i、n和a五个状态。
(II)状态机：一个有向图形，由一组节点和一组相应的转移函数组成。
(III)前置状态：用于保存上次匹配结束时的最终状态。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种基于多状态机的协议解析方法，其可提高解析效率，解决特征码被分段传输的问题，并可进行容错处理。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种基于多状态机的协议解析系统，包括：
多状态机生成模块，用于定义需要的状态机以及状态机之间的跳转关系；以及，
状态机匹配模块，用于待匹配数据的输入、中间匹配结果的保存以及最终匹配结果的输出。
一种基于多状态机的协议解析方法，包括如下步骤：
步骤1，初始化所有状态机，并定义各状态机之间的跳转关系，形成多状态机；
步骤2，将待匹配的数据输入多状态机进行匹配，输出匹配结果。
上述步骤1中，对基于Http协议的多状态机，将特征码“POST”作为根状态机下的特征码，“\r\n\r\n”为“POST”特征码下的结束特征码。
上述步骤1中，对基于Smtp协议的多状态机，将特征码“To:”作为根状态机下的特征码，“\r\n\r\n”为“To:”特征码下的结束特征码。
上述步骤2的具体内容是：
步骤21，将待匹配的数据输入多状态机进行匹配；如果前置状态不为空，则将当前状态恢复为前置状态；否则从根状态机开始匹配；
步骤22，如果匹配到特征码，则执行步骤23，否则执行步骤25；
步骤23，如果特征码为结束特征码，则执行步骤24，否则保存对应的有效数据，并跳转到该特征码对应的状态机，并执行步骤22；
步骤24，将获取到的有效数据进行整合并分析：如果有效数据符合解析的协议特征，则输出解析结果并跳转到该特征码对应的状态机；否则判定匹配结果为脏数据，丢弃获取到的有效数据，并跳转到容错状态机；执行完上述操作后执行步骤22；
步骤25，匹配结束，将最后匹配到的状态保存为前置状态。
上述步骤24中，容错状态机为根状态机。
采用上述方案后，本发明具有以下特点：
(1)本发明采用多状态机间跳转的方式，可以解耦状态之间的关系，可以避免状态机爆炸，提高解析效率；
(2)本发明可以解决特征码被分段传输而导致的匹配失败问题；
(3)本发明具有容错机制，可以对脏数据进行识别和处理；
(4)状态机匹配之后，输出的即是最终数据，而不是一堆无序的状态。
附图说明
图1是本发明的多状态机的拓扑图；
图2是本发明的多状态机匹配流程图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明提供一种基于多状态机的协议解析系统，包括如下两个模块：
(1)多状态机生成模块，用于定义需要的状态机以及状态机之间的跳转关系；
(2)状态机匹配模块，用于待匹配数据的输入、中间匹配结果的保存以及最终匹配结果的输出。
基于以上系统，本发明还提供一种基于多状态机的协议解析方法，包括如下步骤：
步骤1，生成多状态机
包含：
步骤11，初始化所有状态机；
步骤12，定义各状态机之间的跳转关系，形成多状态机。
以下将以基于Http协议和Smtp协议的多状态机的生成为例，说明步骤1的实现过程。
a.根据Http协议的RFC协议规范，Http在上传数据的时候，具有特征码“POST”；在“POST”特征码下，具有特征码“Host:”、“Content-Length:”和“\r\n\r\n”等；其中“\r\n\r\n”为“POST”特征码下的结束特征码；
b.根据Smtp协议的RFC协议规范，Smtp协议在发送邮件的时候，具有特征码“To:”，在“To:”特征码下，具有特征码“From：”，“Subject:”和“\r\n\r\n”等；其中“\r\n\r\n”为“To:”特征码下的结束特征码；
c.根据Http协议和Smtp的协议特征，将特征码“POST”和“To:”作为根状态机下的特征码；
d.根据以上描述，基于Http协议和Smtp协议的多状态机的拓扑图如图1所示。
步骤2，多状态机匹配
配合图2所示，包含：
步骤21，将待匹配的数据输入多状态机进行匹配；如果前置状态不为空，则将当前状态恢复为前置状态；否则从根状态机开始匹配；
步骤22，如果匹配到特征码，则执行步骤23，否则执行步骤25；
步骤23，如果特征码为结束特征码，则执行步骤24，否则保存对应的有效数据，并跳转到该特征码对应的状态机，并执行步骤22；
步骤24，将获取到的有效数据进行整合并分析：如果有效数据符合我们所解析的协议特征，则输出解析结果并跳转到该特征码对应的状态机；否则判定匹配结果为脏数据，丢弃获取到的有效数据，并跳转到容错状态机(一般为根状态机)。执行完上述操作后执行步骤22；
步骤25，匹配结束，将最后匹配到的状态保存为前置状态。
以下将给出步骤2的实施实例。
实例1：匹配一段正确的Http协议报文
a、输入以下内容到多状态机进行匹配：POST index.jsp\r\nHost:127.0.0.1\r\nContent-；
b、前置状态为空，从根状态机开始匹配；
c、根状态机匹配到特征码“POST”，由于特征码“POST”不是结束特征码，获取有效数据“index.jsp”后跳转到预设好的Http状态机对如下内容进行匹配：\r\nHost:127.0.0.1\r\nContent-；
d、Http状态机匹配到特征码“Host:”，由于特征码“Host:”不是结束特征码，获取有效数据“127.0.0.1”后，跳转到预设好的Http状态机对如下内容进行匹配：\r\nContent-；
e、匹配结束，设置隶属于Http状态机的特征码“Content-Length:”的“-”状态为前置状态；
f、输入以下内容到状态机进行匹配：Length:8\r\n\r\nHttpData；
g、前置状态不为空，恢复隶属于Http状态机的特征码“Content-Length:”的“-”状态为当前状态；
h、Http状态机匹配到特征码“Content-Length:”，由于特征码“Content-Length:”不是结束特征码，获取有效数据“8”后，跳转到预设好的Http状态机对如下内容进行匹配：\r\n\r\nHttpData；
i、Http状态机匹配到特征码“\r\n\r\n”，由于特征码“\r\n\r\n”是结束特征码，获取有效数据“HttpData”后，判定获取到的有效数据符合Http协议特征后输出“index.jsp127.0.0.1 HttpData”，跳转到预设好的根状态机，对如下内容进行匹配：(内容为空)；
j、匹配结束，由于当前处于根状态机，并没有处于任何状态，设置前置状态为空。
实例2：匹配一段错误的Smtp协议报文
a、输入以下内容到根状态机进行匹配：Welcome To:\r\n Beijing.\r\n\r\n；
b、前置状态为空，从根状态机开始匹配；
c、根状态机匹配到特征码“To:”，由于特征码“To:”不是结束特征码，获取有效数据“”(空)后预跳转到预设好的Smtp状态机对如下内容进行匹配：\r\nBeijing.\r\n\r\n；
d、Smtp状态机匹配到特征码“\r\n\r\n”，由于特征码“\r\n\r\n”是结束特征码，判定获取到的有效数据不符合Smtp特征，故断定获取到了脏数据。清空数据并跳转到容错状态机(根状态机)对如下内容进行匹配：(内容为空)；
5、匹配结束，由于当前处于根状态机，并没有处于任何状态，设置前置状态为空。
综合上述，本发明一种基于多状态机的协议解析系统及方法，通过解耦状态机之间的逻辑关系，定义状态机与状态机之间的跳转关系，从而实现用于解析协议的多状态机模型，避免状态机爆炸的问题，提高解析效率；同时，本发明可以识别脏数据并进行容错处理。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于多状态机的协议解析系统，其特征在于包括：
多状态机生成模块，用于定义需要的状态机以及状态机之间的跳转关系；以及，
状态机匹配模块，用于待匹配数据的输入、中间匹配结果的保存以及最终匹配结果的输出。
2.一种基于多状态机的协议解析方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1，初始化所有状态机，并定义各状态机之间的跳转关系，形成多状态机；
步骤2，将待匹配的数据输入多状态机进行匹配，输出匹配结果。
3.如权利要求2所述的一种基于多状态机的协议解析方法，其特征在于：所述步骤1中，对基于Http协议的多状态机，将特征码“POST”作为根状态机下的特征码，“\r\n\r\n”为“POST”特征码下的结束特征码。
4.如权利要求2所述的一种基于多状态机的协议解析方法，其特征在于：所述步骤1中，对基于Smtp协议的多状态机，将特征码“To:”作为根状态机下的特征码，“\r\n\r\n”为“To:”特征码下的结束特征码。
5.如权利要求2所述的一种基于多状态机的协议解析方法，其特征在于：所述步骤2的具体内容是：
步骤21，将待匹配的数据输入多状态机进行匹配；如果前置状态不为空，则将当前状态恢复为前置状态；否则从根状态机开始匹配；
步骤22，如果匹配到特征码，则执行步骤23，否则执行步骤25；
步骤23，如果特征码为结束特征码，则执行步骤24，否则保存对应的有效数据，并跳转到该特征码对应的状态机，并执行步骤22；
步骤24，将获取到的有效数据进行整合并分析：如果有效数据符合解析的协议特征，则输出解析结果并跳转到该特征码对应的状态机；否则判定匹配结果为脏数据，丢弃获取到的有效数据，并跳转到容错状态机；执行完上述操作后执行步骤22；
步骤25，匹配结束，将最后匹配到的状态保存为前置状态。
6.如权利要求5所述的一种基于多状态机的协议解析方法，其特征在于：所述步骤24中，容错状态机为根状态机。
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