JavaScriptを含んだHTML文書に対する
データフロー解析を用いた構文検証手法の提案
鷲尾 和則†, 松下 誠‡, 井上 克郎‡
†大阪大学大学院基礎工学研究科
‡大阪大学大学院情報科学研究科
Software Engineering Laboratory, Department of Computer Science, Graduate School of Information Science and Technology, Osaka University
背景
インターネットの普及によりHTML文書が多数作成されてい
る
タグ付け規則に従ってHTMLを記述することが必要
タグ付け規則に違反したHTML文書はブラウザで正しく表示されな
いなどの問題がある
タグ付け規則はDTD(文書型定義)に定義されている
HTML文書にJavaScriptを記述することが頻繁にある
JavaScriptは任意のHTML文書の断片を出力することが
可能である
既存のHTML構文検証ツールはJavaScriptの内容を無視する
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目的
JavaScriptの内容を考慮してHTML文書の構文検
証を行う
タグ付け規則通りに正しく記述されているか
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以前提案した手法
JavaScriptの内容を考慮したHTML文書の構文の
検証方法を提案した
インタープリタを用いてJavaScriptが出力するHTML記
述の断片を取得する
スクリプト以外のHTML記述と合わせて構文の検証を
行った
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問題点
JavaScriptの実行結果(出力内容)は動的に変わり
得る
実行するたびに検証結果が変わり得る
すべての実行結果について検証する必要がある
現実的ではない
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新しい手法の提案
JavaScriptの出力文字列を正規表現を用いてパ
ターン化
選択
→ ｜
繰り返し → ＊
パターンについて検証を行う
何度も実行しなくとも，すべての実行結果について
検証することができる
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対象
HTMLは構文検証について曖昧な点がある
厳密に定義されたXMLで記述されたXHTML文書
を検証の対象とする
JavaScriptは特定のブラウザに固有のメソッドなどが
含まれる
ECMAによって標準化されているECMAScriptを対
象とする
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検証手法
入力：ECMAScriptを含む
XHTML文書
出力：検証結果
構文解析
XHTML文書 DOMツリー ECMAScript
パターン化
次の３フェーズからなる
フェーズ１：XHTML文書解
析
フェーズ２：スクリプト解析
フェーズ３：パターンの構文検
証
抽出
検証
DTD
A*(B|C)
パターン
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検証手法
入力：ECMAScriptを含む
XHTML文書
出力：検証結果
構文解析
XHTML文書 DOMツリー ECMAScript
パターン化
次の３フェーズからなる
フェーズ１：XHTML文書解
析
フェーズ２：スクリプト解析
フェーズ３：パターンの構文検
証
抽出
検証
DTD
A*(B|C)
パターン
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検証手法
入力：ECMAScriptを含む
XHTML文書
出力：検証結果
構文解析
XHTML文書 DOMツリー ECMAScript
パターン化
次の３フェーズからなる
フェーズ１：XHTML文書解
析
フェーズ２：スクリプト解析
フェーズ３：パターンの構文検
証
抽出
検証
DTD
A*(B|C)
パターン
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検証手法
入力：ECMAScriptを含む
XHTML文書
出力：検証結果
構文解析
XHTML文書 DOMツリー ECMAScript
パターン化
次の３フェーズからなる
フェーズ１：XHTML文書解
析
フェーズ２：スクリプト解析
フェーズ３：パターンの構文検
証
抽出
検証
DTD
A*(B|C)
パターン
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フェーズ１
XHTML文書についてXML構文解析を行う
構文解析結果はDOMツリー
要素の親子関係などが判定できる
スクリプトはスクリプト要素として解析されるが，スクリプト
の中身は単なるテキストデータとみなされる
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フェーズ２ –概要–
フェーズ１で得られたスクリプトに対して次の解析を
行う
Step1. 構文解析および意味解析を行う
Step2. 出力文に含まれる変数についてデータフロー解析を
行う
Step3. 出力文字列を正規表現を用いてパターン化する
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フェーズ２ –Step1–
Step1. 構文解析 / 意味解析
1. ECMAScriptの言語仕様(ECMA-262)に基づいて字
句解析と構文解析を行う
解析結果は抽象構文木
2. １で得られた抽象構文木に対し，意味解析を行う
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フェーズ２ –Step2–
Step2. データフロー解析
抽象構文木をルートから順に辿りながら
変数が定義された → 変数表に追加
変数が参照された → 変数表を参照．定義されている位置
を判定し，変数とその位置を記したリストを作る．
変数の代入・参照関係がわかる
var a = 1;
:
データフロー
:
b = a + 1;
定義
Line 1 : a
Line 2 : b
参照
Line 4 : c
変数表
スクリプト
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フェーズ２ –Step3(パターンとは)–
Step3. 出力文字列のパターン化
パターンとは？
if文の条件分岐により、一方の実行経路では”A”という文字列
が、他方の実行経路では”B”という文字列が出力される
双方をまとめて記述する
A | B ・・・ A または B (正規表現を用いたパターン)
while文などの繰り返し文
– ex) C* (Cの繰り返し)
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フェーズ２ –Step3(パターン化の方法)–
Step3. 出力文字列のパターン化
1. Step2で出力文に含まれる変数についてデータフロー解析を行い，
その変数の代入・参照関係を得る
2. １で得られた関係をもとに変数の値を求める
動的にその値が定まるものは不定値とする
変数の型を値として代用する
クラスライブラリ(のメソッド)を用いた処理があった場合，不定値とする
3. ２で求められた値について
それぞれのブロックで出力される文字列を括弧でくくる
出力文がif文など選択文の制御下にあれば | を付加する
出力文がwhile文など繰り返し文の制御下にあれば * を付加する
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フェーズ２ –パターン化例–
a = Math.floor(Math.random()*10);
b = “hoge”;
if (a>5) {
document.write(“<B>”);
document.write(a);
“<B>”, int, “</B>”
document.write(“</B>”);
} else {
for (i=0;i<10;i++) {
document.write(“<C>”);
document.write(b);
“<C>”, “hoge”, “</C>”
document.write(“</C>”);
}
}
(“<C>”, “hoge”, “</C>”)*
(“<B>”, int, “</B>”) | (“<C>”, “hoge”, “</C>”)*
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フェーズ３ –概要–
パターンの構文検証
1. 開始タグと終了タグの対応付け
フェーズ２で得られた出力文字列のパターンについて、そこから
開始タグと終了タグを対応付け、要素のパターンにする
2. 要素パターンの検証
要素のパターンについて検証を行う
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フェーズ３ –タグの対応付け–
1. 開始タグと終了タグの対応付け
開始タグと終了タグに何も付加されていない
そのまま対応付け
<A>...</A>
要素A
開始タグと終了タグに | が付加されている
すべての組み合わせについて対応付け
(<A>|<B>)...(</B>|</C>)
要素B
開始タグと終了タグに * が付加されている
要素のネスト
(<C>)*...(</C>)*
要素Cのネスト
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フェーズ３ –要素パターンへの変換–
1.
開始タグと終了タグの対応付
け
1.
2.
3.
4.
対応付けの例
出力文字列パターンについて最 “<A>”,((“<B>”,”</B>”)|(“<C>”,”</C>”)*),”</A>”
も内側の括弧から先述の対応
付けを行う
“<A>”,(( B )|( C )*),”</A>”
対応付けができた要素を判定
する
対応付けができなくなったら、括
“<A>”,( B | C* ),”</A>”
弧に｜や＊が付いている場合、
２で得られた要素に付加する
“<A>”, B | C* ,”</A>”
外側の括弧へ移行し対応付け
を行う
この時対応付けできた要素は、
３の要素パターンの親要素
※不定値についてはテキストデータと
みなす
A
B |C*
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フェーズ３ –要素パターンの検証–
2. 要素パターンの構文検証
１によりすべての要素について、その子要素をパターンで表すこと
ができる
それぞれの要素の子要素パターンについて、DTDで定義されたパ
ターン(正規表現)と検証する
正規表現の包含関係判定問題
要素パターンがDTDの定義パターンに含まれれば違反していない
違反するパターンがあれば，データフロー解析の結果から違反を起こす実
行経路 (危険なパス) を提示する
不定値に由来するテキストが含まれる場合は，条件付きで検証を行う
違反しない ＝ 不定値にタグが含まれない場合のみ
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フェーズ３ –パターン検証(包含判定)–
正規表現の包含判定
簡単化のため要素パターンの側で以下の置き換えを行う
a* = ε| a | aa
DTDで用いられる繰り返しの正規表現
a? : 0 回 or 1 回
a* : 0 回以上
a+ : 1 回以上
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検証例 –あいさつスクリプト–
var a = “good morning”
var b = “good afternoon”
Date day = new Date();
document.write(“<UL>”)
if(day.getHour() < 12){
document.write(“<LI>”);
document.write(a);
document.write(“</LI>”);
}else{
document.write(b);
}
document.write(“</UL>”);
“<UL>”,
(( “<LI>” , ”good morning” , ”</LI>” )
| ”good afternoon” ) ,
”</UL>”
UL
LI
“good afternoon”
“good morning”
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検証例 –検証内容–
検証
UL要素の子要素はLI+(1
回以上のLI要素)
UL
LI
“good afternoon”
“good morning”
UL要素の子要素は ( LI要素 |
テキスト )
LI要素の子要素はテキスト
LI要素は違反しない
テキストは違反する
LI要素の子要素は
#PCDATA(テキスト)
テキストは違反しない
UL要素の子要素としてテキ
ストが来る場合、違反する
else 節の変数 b が違反
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検証例 –検証結果(危険なパス)–
var a = “good morning”
var b = “good afternoon”
Date day = new Date();
document.write(“<UL>”)
if(day.getHour() < 12){
document.write(“<LI>”);
document.write(a);
document.write(“</LI>”);
}else{
document.write(b);
}
document.write(“</UL>”);
DTD違反となる実行経路
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本手法の有効性
本手法が有効な場合
出力文字列は静的に定まる
実行経路が複数ある (不定である)
本手法が有効でない場合
出力文字列が動的に定まる (不定値が含まれる)
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まとめ
ECMAScriptを含むXHTML文書について，スクリプ
トの出力文に対してデータフロー解析を行い，出力
文字列をパターン化し，そのパターンを検証すること
で，構文の検証を行う手法を提案した
本手法により，ECMAScriptのすべての実行結果に
ついて，構文を検証することができる
XML処理プログラムが出力するXML文書に対して
も，同様の方法で検証できる
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今後の課題
本手法をシステムに実装し，検証精度などについて
評価を行う必要がある
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