18、正则表达式拒绝服务攻击的静态分析

正则表达式拒绝服务攻击的静态分析

正则表达式在许多编程场景中被广泛使用，但某些正则表达式可能存在指数级膨胀的问题，从而导致拒绝服务（DoS）攻击。本文将介绍一种静态分析方法，用于检测正则表达式中的指数级膨胀风险，并生成相应的恶意输入示例。

1. 基本概念

• PWπ 机器 ：用于搜索匹配前缀的非确定性机器。在交替或 Kleene 节点处进行分支选择。虽然在实际中不太实用，但为回溯正则表达式匹配器提供了精确模型。
• PWFπ 机器 ：由 PWπ 机器栈组成。其转换规则如下：
  • $\langle p ; w\rangle \to \langle q ; w’\rangle$ 时，$\langle p ; w\rangle :: f \to \langle q ; w’\rangle :: f$
  • $\langle p ; w\rangle \not\to$ 时，$\langle p ; w\rangle :: f \to f$
  • $\langle p ; w\rangle \to \langle q_1 ; w\rangle$ 且 $\langle p ; w\rangle \to \langle q_2 ; w\rangle$ 时，$\langle p ; w\rangle :: f \to \langle q_1 ; w\rangle :: \langle q_2 ; w\rangle :: f$
    初始状态为 $[\langle p_0 ; w\rangle]$。当其中一个 PWπ 机器找到匹配或所有机