（计算机软件与理论专业论文）基于ttcn3的h248协议一致性测试研究.pdf

南京邮电大学硕士研究生学位论文摘要 摘要 h 2 4 8 协议是目前主流的媒体网关和媒体网关控制器之间的通信协议。为了保证不同 厂商的媒体网关在相同的媒体网关控制器下能够协同工作，根据协议规范对协议实现进行 协议一致性测试，是产品开发过程中的一个重要环节。 t t c n - 3 ( 测试及测试控制表示法 是e t s i 开发的新测试描述语言，它从协议一致性 测试方法和框架中定义的t t c n 。2 的语言发展而来，提供了更强大的测试描述能力。 本文的目的是研究将t t c n 3 应用于h 2 4 8 协议的一致性测试。首先，本文对协议一 致性测试理论作了深入的研究，并通过对h 2 4 8 协议机制的详细分析，使用t t c n 一3 完成 了h 2 4 8 协议测试套的描述。t t c n 一3 测试套的形式化避免了测试的二义性，由于采用国 际标准的流程，因此测试套也具有良好的通用性。而且，结合t t c n 一3 测试系统规范，探 讨了测试系统的一般结构，并实现了测试运行接v it r i 的主要操作。 关键词：h 2 4 8 协议，协议一致性测试，测试及测试控制表示法，测试套，测试系统 南京邮电大学硕士研究生学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t h 2 4 8i sa d o p t e da so n eo ft h ep r i m a r yc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l sb e t w e e nm e d i ag a t e w a y c o n t r o l l e r ( m g c ) a n dm e d i ag a t e w a y ( m g ) i no r d e rt oe n s u r ed i f f e r e n tm g sf r o md i f f e r e n t c o m p a n i e sc o n t r o l l e db yt h es a m em g c c a nc o o p e r a t ew i t he a c ho t h e r , i t sa i li m p o r t a n ts t e po f t h em a n u f a c t u r ed e v e l o p i n gp r o c e s st oe x e c u t et h ep r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t i n gf o rp r o t o c o l i m p l e m e n ta c c o r d i n gt ot h ep r o t o c o ls t a n d a r d t t c n - 3 ( t e s t i n ga n dt e s tc o n t r o ln o t a t i o n ) i san e wt e s t i n gl a n g u a g ed e v e l o p e db ye t s i ， i te v o l v e df r o mt t c n 一2d e f i n e di nc o n f o r m a n c et e s t i n gm e t h o d o l o g ya n df r a m e w o r kb y i s o i e ca n dc a ns u p p l yam o r ep o w e r f u lt e s td e s c r i p t i o nc a p a b i l i t y t h i st h e s i ss t u d i e sh o wt oa p p l yt t c n 一3t oh 2 4 8p r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t i n g f i r s t l yi t i n t r o d u c e st h ec o n c e p to fp r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t i n g a f t e rt h ed e e pi n s p e c t i o no ft h ef e m u r e s o fh 2 4 8p r o t o c 0 1 i tf i n i s h e st h ea b s t r a c tt e s ts u i t ed e s c r i p t i o no fh 2 4 8p r o t o c o lw i t h t t c n 一3 t h et e s ts u i t e sf o r m a l i z a t i o na v o i d st h et e s ta m b i g u i t y , a n dt h ei n t e m a t i o n a ls t a n d a r d w o r kf l o wm a k e st h eg e n e r a lu t i l i z a t i o no ft h et e s ts u i t e b e s i d e s ，a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i c a t i o no f t t c n - 3t e s ts y s t e m ，i te x p l a i n st h ea r c h i t e c t u r eo f t h et e s ts y s t e ma n dr e a l i z e st h em a i no p e r a t i o n s o f t r i ( t e s tr u n n i n gi n t e r f a c e ) k e y w o r d s ：h 2 4 8p r o t o c o l ，p r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t i n g ，t t c n 3 ，t e s ts u i t e ，t e s ts y s t e m i i 南京邮电大学 硕士学位论文摘要 学科、专业：工学计算机软件与理论 研究方向： 网络环境下的软件开发技术 作 者：三q 坠级研究生 严晓健 指导教师陵羹壶 题目：基于t r c n b 的i - i 2 4 8 协议一致性测试研究 英文题目：t h er e s e a r c ho np r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t i n go f h 2 4 8b a s e do f ft t c n 3 主题词：h 2 4 8 协议协议一致性测试及测试控制表示法 测试套测试系统 k e y w o r d s ：h 2 4 8p r o t o c o l p r o t o c o lc o n f o r m a n c et e s t i n g t t c n 一3t e s ts u i t et e s ts y s t e m 南京邮电学院大学研究生学位论文缩略词 缩略词 i u t s u t p i c s p i t p c t r c t m f a s p p c o p d u u t l t t c p t m p t t c n t t c n 3 e t s i m s c 缩略词 英文全称 i m p l e m e n t a t i o nu n d e r t e s t s y s t e mu n d e rt e s t p r o t o c o l i m p l e m e n t c o n f o r m a n c e s t a t e m e n t p r o t o c o l i m p l e m e n t a t i o n e x t r a i n f o r m a t i o ns t a t e m e m p r o t o c o ic o n f o r m a n c e t e s t i n g r e p o r t c o n f o r m a n c et e s t i n gm e t h o d o l o g y f r a m e w o r k a b s t r a c ts e r v i c ep r i m i t i v e s p o i n to fc o n 仃o la n d0 b s e r v a t i o n p r o t o c o ld a t au n i t s u p p e rt e s t l o w e rt e s t 1 b s tc o o r d i n a t i o np r o c e d u r e s t e s tm a n a g e m e n tp r o t o c o l t r e ea n dt a b u l a rc o m b i n e d n o t a t i o n t e s t i n ga n dt e s t c o n t r o ln o t a t i o n v e r s i o n3 i n t e r n a t i o n a l t e l e c o m m u n i c a t i o n u n i o n e u r o p e a n t e l e c o m m u n i c a t i o n s t a n d a r d si n s t i t u t e m e s s a g es e q u e n c ec h a r tf o r m a t v 译文 被测实现 被测系统 协议实现一致性声 明 协议实现附加信息 协议一致性测试报 告 一致性测试方法框 架 抽象服务原语 观察控制点 协议数据单元 上测试器 下测试器 测试协调过程 测试管理协议 树表结合表示法 测试及测试控制表 示法 国际电信联盟 欧洲电信标准局 消息传递序列图 南京邮电学院大学研究生学位论文 缩略词 p t c m g s g w m g c p s t n t m t e s a p a t c i t m t s i b v b i p a r a l l e lt e s tc o m p o n e n t 并行测试组件 m e d i ag a t e w a y s i g n a l l i n gg a t e w a y 媒体网关 信令网关 m e d i ag a t e w a yc o n t r o l l e r 媒体网关控制器 p u b l i cs w i t c h e dt e l e p h o n en e t w o r k 公共电话交换网 t e s tm a n a g e m e n t t e s te x e c u t a b l e s u t a d a p t e r p l a t f o r ma d a p t e r 1 1 n 3c o n t r o li n t e r f a c e r r r c n 一3r t m t i m ei n t e r f a c e t e s ts y s t e mi n t e r f a c e v 酣i db e h a v i o r 测试管理器 测试执行器 s u t 适配器 平台适配器 t t c n 一3 控制接口 t t c n 一3 运行接口 测试系统接口 有效情况 i n v a l i db e h a v i o r 无效情况 v i 南京邮电大学学位论文独创性声明 y8 5 0 8 2 1 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：越i = i 期：塑! ：丝竺 南京邮电大学学位论文使用授权声明 南京邮电大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其 他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布 ( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 南京邮电大学研究生部办理。 研究生签名：搬导师签名：f 霄笔劢魄扣缸，d 南京邮电大学硕士研究生学位论文 引言 引言 随着通信及计算机技术的发展，通信协议的规模和复杂性在不断增加，协议开发者所 面临的基本问题是如何设计一套庞大的通信控制规则，并且保证信息交换能够逻辑一致、 完整、高效地进行，为此，人们在协议研究中引入了形式化描述技术和基于系统的工程方 法，形成了一体化、形式化的协议开发过程，即协议工程( p r o t o c o le n g i n e e r i n g ) 。 协议测试是协议工程的重要组成部分，它在一致性、互操作性和性能等方面对协议实 体( p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o n ) 进行实验性的评沽。所谓一致性是指协议的形式化规范描述与 协议实体行为之间的一致，即协议实体是否符合协议规范的要求。协议一致性测试就是通 过测试执行活动来检查被测实体i u t 是否以及在多大程度上实现了协议规范所要求的功 能，它是一种黑盒测试方法，只考察其外部可观测的行为是否符合协议规范要求，并不涉 及协议实体的内部结构。 国际标准化组织为协议一致性测试定义了形式化的方法和框架，其中包括形式化的测 试描述语言t t c n 。t t c n 具有严格的语法规则和完整的操作语义，提供了很多测试专用 的语法特性，用t r c n 描述的测试套具有高度抽象性，独立于实际的测试系统实现。凭借 其强大的描述能力和各标准化组织的持续推动，t t c n 在协议一致性测试的理论研究和工 业应用领域都获得了广泛的认同。t t c n 3 是t i c n 语言的最新版本，它在语法上作了重 新设计，具有现代程序设计语言的风格，并增加了许多新特性，如测试执行控制机制、高 并发度的动态测试配置、同步异步通信功能以及模板匹配机制等，具有更强大的描述能力 和更广泛的通用性，可以适应新的软件架构和下一代网络协议的测试需要。 软交换是电信网在向以i p 为核心的分组化方向发展的背景下，由工业界提出的一种网 络体系结构。以软交换技术为代表的下一代网络主要采用h 2 4 8 协议实现媒体网关控制器 对网关的控制。为了保证不同厂商的媒体网关在相同的媒体网关控制器下能够正确、可靠 的进行通信，对h 2 4 8 协议进行完善的一致性测试变得非常重要。本文探索如何将t t c n 一3 语言应用于h2 4 8 协议的一致性测试。 南京邮电大学硕士研究生学位论文引言 本文共分六章。第一章从协议工程学的角度详细阐述了协议一致性测试的发展、基本 概念、理论模型、测试方法及测试集结构等。第二章主要讨论了本文进行协议一致性测试 所要用到的抽象测试集描述语言t t c n 一3 。第三章是h 2 4 8 协议概述，为整个协议测试设 计提供理论上的依据。第四章探讨了基于t t c n 一3 的测试系统的一般结构，实现了t r i 接 口的主要操作。第五章详细阐述了h 2 4 8 协议一致性测试的测试套的设计与组织。最后一 章是总结及研究展望。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章协议一致性测试理论 第一章协议一致性测试理论 1 1 协议工程与协议测试 协议工程是由p i a t k o w s k i 于1 9 8 1 年提出的，它借鉴了软件工程中的一些思想1 1 。经过几 十年的发展，协议工程研究取得了一定的进展，形成了比较完善的研究体系。协议工程的 目的是减少协议开发过程中潜在的错误，提高协议的开发效率，促进协议标准化的发展。 协议工程指的是一体化、形式化的协议开发过程，它的研究范围包括：协议说明、协议验 证、协议综合、协议转换、协议性能分析、协议自动实现和协议测试。协议说明是指对协 议标准文本的形式化说明；协议综合是指根据协议标准文本说明设计的过程中保证协议正 确性的方法研究；协议证实与验证是指对形式化协议说明的语法语义的正确性进行证实和 验证：协议转换是指实现不同协议进程之问的互操作，它对于研究不同网络间的互通性有 着重要的意义；性能分析是指对设计完成的协议说明评价其所具有的特性：自动实现是指 由机器对形式化协议说明进行编译处理，产生协议实现的主体部分；协议测试是指通过实 验的方法发现协议实现在功能和性能方面的错误。 协议测试理论是协议工程学的一个重要分支。由于协议标准目前基本上是使用自然语 言描述的，实现者对于协议的不同理解会导致不同的协议实现，甚至有时会是错误的实现， 因此需要一种有效的方法来对协议实现进行判别，这种方法就是协议测试( p r o t o c o l t e s t i n g ) 。协议测试是协议开发过程中保证质量的重要手段，它是对协议实现的一种实验评 估活动。由于实验活动的条件、资源、时间、技术的局限性，协议测试并不能完全证明协 议实现的正确性，但是在精心设计的严密系统测试活动的检查下，可以有效地把协议实现 出错的概率降低到实际应用可以接受的程度。因此，只能证明“存在错误”，而不能证明 “不存在错误”，这是协议测试的基本出发点。协议测试理论包容了协议测试的整个过程， 其主要研究内容可以概括为测试组织、测试方法、测试生成、测试集描述、测试管理、测 试执行和判决、测试结果分析等多个方面。 协议测试是在软件测试的基础上发展起来的。根据对被测软件的控制观察方式，软件 测试一般可以分为白盒测试( 又称结构测试) 、黑盒测试( 又称功能测试) 和灰盒测试三种。 白盒测试是基于被测系统内部结构进行的测试，通过穷尽所有可能流程来验证其正确性。 黑盒测试通过检查系统的外部表现来验证其正确性，不考虑系统的内部结构和特性。白盒 堕塞塑皇查堂堡圭里! 窒生堂垡鲨垄 丝二主塑堡= 整堂塑堕型笙 测试的测试能力较强，但是过程相对复杂，对被测软件要求也很高：黑盒测试只关心被测 软件的输入和输出，测试能力虽然弱了一些，但是测试过程本身相对简单，对被测软件也 无特殊要求。灰盒测试结合了以上两种方法的优点，它只允许人们检查系统的部分内部结 构。由于协议的实现往往并不是由测试者完成的，并且在测试时测试者也不需要关心协议 实现的细节，因此协议测试通常采用黑盒测试来完成。在协议测试中，被测实现i u t 被看 作一个黑盒，仅仅通过观察外部行为来确定软件的功能实现，而不涉及程序的内部结构。 图1 1 协议测试的分类 如图1 1 所示，协议测试包括三种类型的测试： ( 1 ) 一致性测试( c o n f o r m a n c et e s t i n g ) ：检测协议实现是否严格遵循相应的协议描述。 ( 2 ) 互操作性测试( i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g ) - 检测同一种协议或同一类协议不同实现版本 之间的互通能力和互连操作能力。 ( 3 ) 性能测试( p e r f o r m a n c et e s t i n g ) 检测协议实体或系统的性能指标，例如响应时间、 吞吐量、健壮性等，并以此对系统性能做出性能评价。 一致性测试目的在于检验系统所实现的协议是否和协议规范描述的内容一致。只有在 一致性测试通过的基础上，才能进行下一步的互操作性测试和性能测试，所以说一致性测 试是协议测试的基础。但是，单纯对一个协议实现进行一致性测试并不能确保一个协议实 现与另一个协议实现之间的成功通信，还需要将协议实现放在一个实际的通信网络环境中 进行测试。在这种测试中，主要检测一个协议实现与其它系统之间交互作用的过程，因此 称为“互操作性测试”。对于一个新的协议实现来说，与典型的、主流的协议实现的互操 作测试是非常重要的。一致性测试和互操作性测试都是功能测试，一个协议实现能否通过 一致性测试和互操作性测试是它能否入网与其它系统成功互通的决定性保障。另外，还可 以对协议实现的某些性能进行测试。三种测试之间是有联系的，一致性测试是其它两种测 4 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章协议一致性测试理论 试的基础，只有协议实现满足一致性需求，对它进行互操作性测试和性能测试才有意义； 而性能测试的结果对互操作性测试也有影响，性能匹配的协议实现之间才能更好地互操 作。 1 2 协议一致性测试基本概念 1 2 1 一致性测试的发展与现状 由于协议一致性测试的重要性，引起了国际学术界的广泛关注，许多国家都成立了专 门的测试中心。二十世纪八十年代，欧洲和北美的许多研究机构开始在建立标准化的协议 一致性测试活动方面进行合作，旨在制定一个o s i 框架内进行协议一致性测试的指导标准。 九十年代，国际标准化组织i s o 专门制定了协议一致性测试标准i s o i e c 一9 6 4 6 “一致性测 试方法论和框架”，i t u t 也发布了与之相对应的x 2 9 x 系列建议书，这是协议一致性测试 领域的重要里程碑，它为协议的致性测试提供了基本框架和方法论的指导。它包括七个 部分： i s o i e c9 6 4 6 1 ：基本原理【2 】 i s o i e c9 6 4 6 2 ：抽象测试集规范【3 】 i s o i e c9 6 4 6 3 ：树表结合表示法t t c n 4 1 i s o i e c9 6 4 6 4 ：测试实现闭 i s o i e c9 6 4 6 5 ：一致性判定过程对实验室和客户的要求【6 i s o i e c9 6 4 6 6 ：协议轮廓测试规范 7 】 i s o i e c9 6 4 6 7 ：协议实现一致性声明 8 】 我国在协议一致性测试方面，紧跟世界先进技术步伐，也开展了大量的研究工作，很 多著名高校都成立了专门的实验室，从事网络和协议测试的研究。我国学者曾华桑博士， 对协调测试法进行了改进，提出了“渡船法”( f e r r y m e t h o d ) ，将上测试器“渡”到测试系 统中，使上下测试器在同一个系统中，有效解决了上下测试器的同步这一难题。清华大学 承担的“八五”攻关项目“协议致性测试系统p c t s ”和“九五”攻关项目“协议集成 测试系统p i t s ”，为全面开展各种计算机网络的一致性测试活动建立了物质和技术基础。“十 五”计划中，我国又将协议测试作为研究的方向之一。 目前，协议一致性测试研究工作主要集中于两方面： ( 1 ) 测试组织：即测试方法的研究和测试系统的建立 5 南京邮电大学顶士研究生学位论文 第一章协议一致性澳4 试理论 试的基础，只有协议实现满足一致性需求，对它进行互操作性测试和性能测试才有意义 而性能铡试的结果对互操作性测试也有影响，性能匹配的协议实现之间才能更好地互操 作。 1 2 协议一致性测试基本概念 1 2 1 一致性测试的发展与现状 由于协议一致性测试的重要性，引起了国际学术界的广泛关注，许多国家都成立了专 门的测试中心。二十世纪八十年代，欧洲和北美的许多研究机构开始在建立标准化的协议 一致性测试活动方面进行合作，旨在制定一个o s i 框架内进行协议一致性测试的指导标准。 九十年代，国际标准化组织i s o 专门制定了协议一致性测试标准i s o i e c 9 6 4 6 “一致性测 试方法论和框架”，i q l u t 也发布了与之相对应的x 2 9 x 系列建议书，这是协议一致性测试 领域的重要里程碑，它为协议的一致性测试提供了基本框架和方法论的指导。它包括七个 部分： i s o c9 6 4 6 1 i s o i e c9 6 4 6 2 i s o 肛c9 6 4 6 3 i s 0 i e c9 6 4 6 - 4 i s 0 i e c9 6 4 6 5 i s o ，i e c9 6 4 6 6 i s o ，i e c9 6 4 6 7 基本原理【2 i 抽象测试集规范1 3 】 树表结合表示法t t c n 4 】 测试实现5 1 一致性判定过程对实验室和客户的要求【6 】 协议轮廓测试规范i 协议实现致性声明 8 我国在协议一致性测试方面，紧跟世界先进技术步伐，也开展了大量的研究工作，很 多著名高校都成立了专门的实验室，从事网络和协议测试的研究。我国学者曾华桑博士， 对协调测试法进行了改进，提出了“渡船法”( f e r r y m e t h o d ) ，将上测试器“渡”到测试系 统中，使上下测试器在同个系统中，有效解决了上下测试器的同步这一难题。清华大学 承担的“八五”攻关项目“协议致性测试系统p c t s ”和“九五”攻关项目“协议集成 测试系统p i t s ”，为全面开展各种汁算机网络的一致性测试活动建立了物质和技术基础。“十 五”计划中，我国又将协议测试作为研究的方向之一。 目前，协议一致性测试研究工作主要集中于两方面： ( 1 ) n 试组织：即测试方法的研究和测试系统的建立； ( 1 ) n 试组织：即测试方法的研究和测试系统的建立； e 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章协议一致性测试理论 试的基础，只有协议实现满足一致性需求，对它进行互操作性测试和性能测试才有意义； 而性能测试的结果对互操作性测试也有影响，性能匹配的协议实现之间才能更好地互操 作。 1 2 协议一致性测试基本概念 1 2 1 一致性测试的发展与现状 由于协议一致性测试的重要性，引起了国际学术界的广泛关注，许多国家都成立了专 门的测试中心。二十世纪八十年代，欧洲和北美的许多研究机构开始在建立标准化的协议 一致性测试活动方面进行合作，旨在制定一个o s i 框架内进行协议一致性测试的指导标准。 九十年代，国际标准化组织i s o 专门制定了协议一致性测试标准i s o i e c 一9 6 4 6 “一致性测 试方法论和框架”，i t u t 也发布了与之相对应的x 2 9 x 系列建议书，这是协议一致性测试 领域的重要里程碑，它为协议的致性测试提供了基本框架和方法论的指导。它包括七个 部分： i s o i e c9 6 4 6 1 ：基本原理【2 】 i s o i e c9 6 4 6 2 ：抽象测试集规范【3 】 i s o i e c9 6 4 6 3 ：树表结合表示法t t c n 4 1 i s o i e c9 6 4 6 4 ：测试实现闭 i s o i e c9 6 4 6 5 ：一致性判定过程对实验室和客户的要求【6 i s o i e c9 6 4 6 6 ：协议轮廓测试规范 7 】 i s o i e c9 6 4 6 7 ：协议实现一致性声明 8 】 我国在协议一致性测试方面，紧跟世界先进技术步伐，也开展了大量的研究工作，很 多著名高校都成立了专门的实验室，从事网络和协议测试的研究。我国学者曾华桑博士， 对协调测试法进行了改进，提出了“渡船法”( f e r r y m e t h o d ) ，将上测试器“渡”到测试系 统中，使上下测试器在同一个系统中，有效解决了上下测试器的同步这一难题。清华大学 承担的“八五”攻关项目“协议致性测试系统p c t s ”和“九五”攻关项目“协议集成 测试系统p i t s ”，为全面开展各种计算机网络的一致性测试活动建立了物质和技术基础。“十 五”计划中，我国又将协议测试作为研究的方向之一。 目前，协议一致性测试研究工作主要集中于两方面： ( 1 ) 测试组织：即测试方法的研究和测试系统的建立 5 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章协议一致性测试理论 ( 2 ) 测试集：即如何从理论和方法上研究并生成高质量的测试集。 其中，测试集是测试的核心和主线，协议一致性测试系统是实现协议一致性测试的基 础。两者是互相配合，互相制约的。一个拥有好的测试方法的测试系统，可以极大地简化 测试序列的设计，使测试能方便、自动、高效地进行；而一个好的测试集也可以极大地减 轻测试系统的负担。 1 2 2 一致性定义 在o s i 范畴内，如果一个协议实现在与其它协议实现通信中所表现的行为符合o s i 协议 规范的一致性要求，我们就说它对该协议规范呈现了一致性。 一致性的要求属于协议规范文本的一部分，可以分为以下三类： 1 ) 必备要求：在任意情况下都必须实现； 2 ) 条件要求：只有当标准中的特殊条件满足时才可以观察到； 3 ) 选择要求：由实现者来选择是否进行实现。 由于大量可选项的存在，每个协议标准实际上是描述了一类协议，因此各个协议实现 的功能可能不完全一致，有些可选功能既可以实现，也可以不实现。由此可见，即使是对 同一协议的实现，由于选择要求的不确定性，协议实现的功能也会有所区别。因此i s o 又 进一步她把一致性要求分为静态一致性要求( s t a t i cc o n f o r m a n c er e q u i r e m e n t ) 和动态一致 性要求( d y n a m i cc o n f o r m a n c er e q u i r e m e n t ) 两组。其中静态一致性要求是网络互连的所规定 的最小能力，确定了选择可选功能时必须实现的要求，由此来保证协议实现提供的最低功 能和不同功能之间的组合性和一致性。动态一致性要求构成了协议的主体，说盟协议实现 在通信过程中，协议在每个状态下所允许的行为是什么。 为了评价某协议实现的一致性，实现者就必须对已实现的能力和选项做出说明，以便 对该协议实现进行一致性测试提供参考。这一说明称为协议实现一致性声明，p i c s 规定了 在对可选功能进行选择时应遵循的约束和一个协议实现所应提供的最低功能，以及不同可 选功能之间的组合性与一致性。此外，协议实现者还应提供关于被测实现及其环境的相关 信息，如时钟、连接地址等具体的说明信息，这些相关信息称为协议实现附加信亩, p i x i t 。 i s o i e c 9 6 4 6 中一致性定义为：“一个一致性的实现应满足静态一致性要求和动态一 6 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章协议一致性测试理论 致性要求，并与p i c s 中所声明的功能相符合。” 对于静态一致性要求，可以通过对协议实现的p i c s 进行检查来完成，这也称为“静态 一致性检查”。对于动态一致性要求，则需通过一组组的测试来完成。动态一致性测试是 整个一致性测试过程中的核心。 1 2 3 一致性测试分类 一致性测试的目的是根据一致性要求来确定协议实现是否与相关标准的规范相一致。 然而，由于协议的复杂性，使得穷尽测试无论在技术上还是在经济上都无法实现，因此i s o 根据对一致性的断言，将协议一致性测试分为四个级别【9 ： 1 ) 基本互联测试( b a s i ci n t e r c o n n e c t i o nt e s t s ) ：测试协议实现与测试系统之间的基本互 连能力，确定是否进行下一步的行为测试； 2 ) 能力测试( c a p a b m t yt e s t s ) ：测试协议实现是否实现了p i c s 中所声明的功能； 3 1 行为测试( b e h a v i o r t e s t s ) ：测试协议实现的动态行为是否符合协议标准中的规范， 行为测试是在整个动态一致性要求的范围内尽可能地对协议实现进行全面测试； 4 ) 一致性判定测试( c o n f o r m a n c er e s o l u t i o nt e s t s ) ：在特定的范围虑，要求测试执行系 统对协议实现是否满足一致性要求逐项地做y e s n o 的诊断性回答。 总之，行为测试是一致性测试的主体部分，基本互联测试与能力测试可以作为它的先 行步骤来使用，而一致性判定测试则可以认为是一种补充测试。 1 3 协议一致性测试流程 一致性测试的工作流程可以简单描述为：首先根据协议说明生成一致性测试集【4 】： 再利用协议实现一致性说明p i c s 和协议实现测试的附加信息p i t 进行测试选择，选择适 当的测试例去执行：对测试记录参照p i c s 和p i x i t 对i u t 进行评估，并给出测试报告【6 。 按照如图1 2 所示的协议一致性测试流程，可以将测试过程分为三个阶段： ( 1 ) i 贝l j 试生成阶段，由协议标准的文本出发描述出其抽象测试集。抽象测试集是独立于 所有的协议实现的，其本身也应该是标准的。 ( 2 ) 测试实现阶段，在这一阶段中，结合测试环境与i u t 的具体情况，将抽象测试集中 7 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章协议一致性测试理论 的抽象测试例转变为在实际的测试设备或测试系统上可执行的测试例。 ( 3 ) 测试执行阶段，运行已经具体化的可执行测试例，并对i u t 的外部行为响应进行观 察，最终得到测试判决，并将测试执行的结果记录在协议一致性测试报告p c t r 中。 1 4 协议一致性测试方法 图1 2 一致性测试流程 实体 处理过程 在一致性测试中，被测实现( i u t ) 是一个o s i 协议实体，i u t 所在的系统称为被测系统 ( s u t ) 。一个概念上的一致性测试体系结构如图1 3 所示【1 0 1 。 图1 3 一致性测试体系结构c t m f i u t 有一个上层测试u t 接口和下层测试l t 接口，u t 和u 通过控制观察点p c o 对 系统进行测试。通常，l 1 、是远程可访问接口，因此i u t 定义一个远端的p c o ，即底层接 堕塞堕皇查兰婴圭堕塞竺堂垡笙苎 笙二童塑坚= 塾丝型堕墨丝 口被设置在远端。通信被认为是异步通信，所以在每个p c o 都对应两个队列( f i f o ) ， 一个是输入，另一个是输出。在一致性测试方法框架c t m f 中，严格区分上层测试功能和 下层测试功能，i u t 的上层测试由u t 控制，下层测试由l t 控制。在测试过程中，u t 扮 演一个用户来使用i u t 提供的功能，而l t 则模仿一个i u t 下层的通信实体。也就是说， u t 与i u t 的交互是通过l t 来实现的。 i u t 和u t 之间通过抽象服务原语a s p 进行通信。从概念角度来看，i u t 和l t 通过协 议数据单元p d u 交换数据；从实际角度来看，p d u 采用a s p 对基本服务动作进行编码， 即p d u 不是直接进行交互，而是c t m f 允许根据p d u 的编码进行交互，即在一个抽象的 测试中使用p d u 进行交换，所以a s p 与p d u 不再加以区分。 正如图所示，测试协调过程t c p 负责协调l t 和u t 的动作，这在l t 和u t 是两个独 立的过程十分必要。此图仅表现了c t m f 的概念结构，实际中的测试系统可根据采用的测 试方法的不同有相应的变化。在c t m f 中，测试方法可分为本地的、分布的、协调的和远 程的测试几种，如图1 4 所示。它们的主要不同表现为对【t 和u t 的协调以及对它们的控 制和观察程度不同。 ab 分布 南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章协议一致性测试理论 c 协调测试法 1 4 1 本地测试法( l o c a lt e s t ) d 远程测试法 图1 4 协议一致性测试方法 本地测试法是协议一致性测试中的最重要的基本方法。在这种测试方法中，上下测试 器以及测试协调过程是在同一个系统中实现的，见图1 4 一a 。这种方法的一个基本假设是在 i u t 的上下边界都存在暴露的访问接口，测试系统通过控制观察点p c o 对i u t 输入激励并且 观察i u ，r 的输出响应。上测试器和下测试器，分别对应于i u t 的上下接口。由于上下测试器 与i u t 在同一系统中，所以测试不需要低层通信系统的支持，且上下测试协同过程容易实 现。这种方法一般用于硬件测试中。 1 。4 。2 分布式测试法( d i s t r i b u t e dt e s t ) 分布式测试方法适用于测试只有顶部p c o 没有底部p c o 的情况。在该测试方法中，下 测试器和i u t 处于两个不同系统之中，二者之间通过提供( n 1 ) 层服务的底层协议实现连接， 如图1 _ 4 b 。上测试器与i u t 位于同一系统内，要求i u t 有暴露的上边界访问接口。下测试器 控制和观察在远程系统上的( n 1 ) 层服务原语，此时下测试器扮演的是( n 1 ) 层服务使 用者的角色。在本地的( n 一1 ) 层服务边界上没有控制观察点，只能对n 层服务原语直接或 间接地控制和观察。和本地测试法相比较，由于上下测试器分布在不同的系统，二者之间 的同步和控制比本地测试法要困难得多，具体由i u t 的测试例体现。该方法适合于测试高 层协议实体。 1 4 3 协调测试法( c o o r d i n a t e dt e s t ) 协调方法与分布式方法类似，主要区别在于测试协调方法不同。在协同测试方法中， 引入专门的测试管理协议( t m p ，t e s t m a n a g e m e n t p r o t o c 0 1 ) ，上测试器与下测试器间通 过t m p 实现测试协同过程，如图1 4 - c 。 1 4 4 远程测试法( r e m o t et e s t ) 远程测试法的主要特点是并不要求能访i h i u t 的上边界，即省去了上测试器，仅仅通 过( n ) 层协议数据单元和( n 1 ) 层服务原语进行测试，如图1 4 一d 。测试例子全部用( n 1 ) 1 0 壹塞堕皇查兰婴主竺塑生堂垡堡墨 兰二里塑坚二整垡型望堡堡 层服务原语描述。这种方式在无法控制和观察被测实体的上下边界时非常有用，适合于被 动式协议实体或服务型协议实例的测试。 本地测试适合在产品内部测试，由于大多数的被测实现不提供本地测试接口，因此这 种测试法只是一种概念上的测试结构。现在的一致性测试一般是由第三方进行，因此采用 的基本是外部测试。分布测试、协调测试和远程测试都属于外部测试。不同的测试方法的 可观察性和错误探测能力是不相同的。本地测试法的可观察性和错误探测能力最好，远程 测试法的可观察性最差。这四种抽象测试方法是最基本的，适合于单层协议的测试。它们 还有许多变种，如渡船法( f e r r y c l i p ) 、多层测试、多方测试及嵌入式测试法等等。 1 5 协议测试套 抽象测试集又称为测试套。测试套可以说是一致性测试的核心【1 1 】，一致性测试的所有 活动都从测试套起步。i s o i e c9 6 4 6 2 中规定的测试套( t e s ts u i t e ) 是一种层次结构，如图5 所示，自上而下分别为测试f l ( t e s tg r o u p ) ，测试例( t e s tc a s e ) ，测试步( t e s ts t e p ) 和测试事件( t e s t e v e n t ) ，形成了一种树型结构，如图1 5 所示。 图1 5 测试套结构 测试例是最重要的一个层次。每一个测试例都有自己的测试目标，并根据i u t 的响应 对其行为做出判决得出结果。测试例是表示测试目的的最小逻辑实体，它由测试步和测试 事件组成，测试事件是测试过程中不可再分的测试行为，它们可以进行像收发报文这样的 测试行为，如果把测试事件按一定顺序排列起来完成某个特定操作，就构成了测试步，引 入测试步定义可以提高测试套的复用性。为了便于管理，测试套中还引入了组的概念，它 把测试例按照一定的关联性在逻辑上进行分类。 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第一章协议致性测试理论 i s o i e c9 6 4 6 3 中建议使用t t c n 作为测试套的描述方法。t t c n 主要是为了推动i s o 协议的标准化测试，提供一种表示抽象测试实例，且独立于任何测试方法、层次和协议， 同时反映i s o 抽象测试方法学的测试套表示法。本文将在第二章中详细介绍t t c n 及其用 法。 1 2 南京邮电大学硕士研究生学位论文 第二章测试套描述语言t t c n 3 第二章测试套描述语言t t c n 一3 一般的通讯协议都是文本形式的，其相应的测试套也是以自然语言描述的，这种自然 语言描述的测试套的最大特点是二义性和难以用机器处理。形式化的工具可以避免这两个 问题。与自然语言相比，形式化方法有以下优点：形式化的语法、形式化的语义、清楚的 模型概念、界面的同一表达、强大的表达和描述能力，这些都有助于准确地对协议进行描述。 用形式化的方法对协议进行一致性测试已经被广泛地采纳。标准的抽象测试套应使用一种 严格定义的、独立于任何实现的形式化描述方法来表示。 目前已被标准化的形式描述语言s d l ，e s t e l l e 、l o t o s 以及编程语言，树型表示法和 表型表示法等都可以用于测试套的描述。目前广泛使用的测试套形式化方法是基于t t c n 的表示法。t t c n 作为一种测试表示方法，完全满足了i s o9 6 4 6 2 中对测试套描述语言的需 求。本文测试系统也是基于t t c n 的测试系统。与其它形式描述语言相比，用t t c n 进行测 试的描述具有如下的特点： 1 易于学习和掌握，易于测试操作人员理解； 2 形式描述语言的设计和开发目的是用于系统或过程的行为描述，所以当使用这些语言 去描述测试例时，就显得过于复杂。而t t c n 专用于测试例的描述，非常方便和灵活； 3 编程语言过于依赖系统，而t t c n 是一种抽象测试描述语言，完全独立于任何特定的系 统： 4 形式描述语言非常适合于类型说明，但是在协议测试套中要描述大量的测试数据，如 要说明大量的值，这正是形式描述语言的弱点，而t t c n 却非常擅长于数据值的描述。 2 1t t c n 标准的发展 有关t t c n 的工作最早由i s ot c 9 7 s c