EXTENDED FINITE STATE AUTOMATA AND SYSTEMS AND METHODS FOR RECOGNIZING PATTERNS

Deterministic finite automata (DFAs) are popular solutions to deep packet inspection because they are fast and DFAs corresponding to multiple signatures are combinable into a single DFA. Combining such DFAs causes an explosive increase in memory usage. Extended finite automata (XFAs) are an alternative to DFAs that avoids state-space explosion problems. XFAs extend DFAs with a few bytes of 'scratch memory' used to store bits and other data structures that record progress. Simple programs associated with automaton states and/or transitions manipulate this scratch memory. XFAs are deterministic in their operation, are equivalent to DFAs in expressiveness, and require no custom hardware support. Fully functional prototype XFA implementations show that, for most signature sets, XFAs are at least 10,000 times smaller than the DFA matching all signatures. XFAs are 10 times smaller and 5 times faster or 5 times smaller and 20 times faster than systems using multiple DFAs. Les automates déterministes à états finis (DFA) sont des solutions fréquemment utilisées pour une inspection en profondeur d'un paquet parce qu'ils sont rapides et que des DFA correspondant à de multiples signatures peuvent être combinés en un seul DFA. La combinaison de ces DFA provoque une spectaculaire augmentation de l'utilisation de la mémoire. Les automates à états finis étendus (XFA) constituent une variante des DFA qui évite les problèmes liés au fort accroissement de l'espace attribué aux états. Les XFA développent les DFA avec quelques multiplets de = mémoire de travail = utilisés pour mémoriser des bits et d'autres structures de données qui enregistrent un déroulement. Des programmes simples associés à des états et/ou des transitions d'automates manipulent cette mémoire de travail. Les XFA ont un fonctionnement déterministe, ils sont équivalents aux DFA du point de vue de l'expressivité et ne nécessitent aucune prise en charge d'un matériel spécifique. Des implémentations de prototypes de XFA entièrement fonctionnels montrent que, pour la plupart des ensembles de signatures, les XFA sont au moins 10 000 fois plus petits que le DFA correspondant à toutes les signatures. Les XFA sont 10 fois plus petits et 5 fois plus rapides, ou 5 fois plus petits et 20 fois plus rapides, que les systèmes utilisant de multiples DFA.