（通信与信息系统专业论文）ipv6微型传感路由器技术的研究与测试.pdf

北京交通大学硕l ：学位论文 i p v 6 微型传感路由器技术的研究峙测试 摘要 随着信息技术的发展，将i p v 6 与传感器网络结合构建i p v 6 泛在传感 器网络已经成为互联网发展的重要方向之一。i p v 6 微型传感路由器是i p v 6 泛在传感器网络的关键设备，它融合了霞静现有的传感器网络节点技术和 i p v 6 路由器技术，其稳定可靠是保证传感器网络正常运转的前提。但由于 i p v 6 微型传感路由器怒一种新型的网络设备，目前还没有公开、成熟的测 试标准。因此，研究i p v 6 微型传薅路出器的测试技术具有重要的理论意义 和应用价值。 北京交通大学i p 网络实验室依托国家自然科学基会项目“可信传感器 网络路由交换理论与美键技术”研制了我国第一台其有自主知识产权的 i p v 6 微型传感路由器并通过了科技成果鉴定。本论文是该项目的重要组成 部分，是为了保证整个i p v 6 微型无线传感器网络路由器的性能和质量而进 行的测试工作。文中研究分析了一般的软俸测试技术以及对予协议致性 的测试技术；在此基础上，本文分析了i p v 6 微型传感路由器的各项性能指 标以及协议，从测试的角度根据功能对协议进行模块划分，分为；微型i p v 6 基本协议栈功能测试、i e e e8 0 2 1 5 4 功能测试、稚s r p 路由协议测试、安 全功能测试、s n m p 功能测试擞个部分，对各个协议模块设计7 测试模板， 列举了典型测试点、编写测试用例、搭建测试环境并进行测试：最后进行 了熬体测试和性能测试，用采确定路由器的各项性能指标| 三 指胡其可阻应 用的空间。通过对协议栈软件的测试工作，有效保证了鼹由器的质量。 关键词：i p v 6 微型传感路由器功能测试性熊测试 北京交通大学硕士学位论立 p v 6 微型传感路内器技术的研究勺测试 a b s 毛r 8 e 专 a st h ed c v e l o p m e n to ft e l e c o mt e c t m o l o gy ，i n t e f a t i n gt 1 1 et e c l l n 0 1 0 9 yo f i p v 6a n dt l es e n s o rn e t w o d ( h a sb o c o m eav e r yi m p o r t a n td i r e c t i o nf o r i n t e m e td e v e l o p m e n t 口v 6m i c r os e n s o rr o u t e ri sak e ye q u i p m e n to fi p v 6 u b i q u i t o 珏ss e n s o fn e w o r k ，i ts y n c 鞴疰z e s 氇ec u r r c 珏t 把c h n o l o g yo 斑es e 珏s o f n e t w o r kn o d e sa n dm e 职v 6r o u t e r s ，i t ss t a b i l i z a t i o na 1 1 dc r e d i b i l i t ya r em e 捌潜c o n 压t i o no fs 镪1 s o rn e t w o 攮w o 康i n gn o 粕a l l yb u t ，b e c a u s e 狂v 6m i c r o s c 工l s o rr o u t e ri sab r a n dn e wn e 柳o r ke q l l i p m e n t ，t h e r ei sn op u b l i c ，m a f l l r e t e s t i n gs t 戤l d a f da tp r e s e n t ，ns e 锄sv e r ym e a n i n g f i u la n dw o n h m lt o t e s tt h e p v 6m i c r os c n s o rr o m e ra c c l l r a t l b yal o n g t e 黼r e s e 8 r c ha n dp r a c t i c e 卫e 巧i n gj i a o t o n gu n i v e r s i t y 母v 6l a b s t a r tu pn 撕o n a lp r o j e c t ：“r o u 妇g 诳r ya n dk e yt e c h n o l o g i e so fr 。l i a b l e s e n s o rn e t w o r k 8 ”，d e v e l 0 9 e d l ef i r s t 口v 6m i c r 0s e n s o rr o u t e rw i m i n d e p 舒d e n ti n t e l l e c 溉朝b 刚yr i l 洳i nc k n a t h cw o r kw d t t e ni 1 1m i st 1 1 e s i si so n ep a r to ft l l i sp r o j e c t nm a i n l y i n c l 雎d i n gs o m et e s t st oe 1 1 s l l r e 掘eq t l 越i t yo f 蜘e 砒o l em i c r ow i r 母l e s ss 鼹s o r r o u t e lf i r s t ，w e锄a l y s i st h e 盛e i l e r i cs o 行w a r et e s tt e c l l l l i q u e s ，a n dt l l et e s t t e c h 疽q u e st op i 蜕o l s ；b a s e do nt 圭l 主s ，w et e s t s 也em a i n l yp c r f o n a n c ei n d e x o f m v 6m i c r 0w i r e l e s ss e n s o r n e m o m ( w s n )r o u t e r a n d m u t i n g 硼) t o c 0 1 s ： i n c l u d i n gi n 口o d u c ep r o t o c o l s ，l i s tt c s tp o i n t s ，w r i t et e s ts u i t s ，m a k et e s t e n v i r o n m 烈i t sa n dd ot l l et e s t ；a tm el 喊，w ed o 也ei n t e g e rt e s ta n d p e r f o n n a n c et e s t t oe n s u r ee a c hp 曲n n a n c ei n d e x ，s ow ec a nu s et l l er o u t e ri n p r o p e rs p a c e ，w i 协也et e s tw o r kw ec a ne n s u r o 氆eq u a l i t yo f 也e m e r s x e yw o r d s ：狂 v 6 ，戚c r os 螂o rr o 啦e r ，w s n ，f 赫c t i o n 孙畦n 舀p e 南啪囊n c e t e s t i n g 北京交通人学砸i 一学位论文i p v 6 微型传感路由器技术的研究棚0 试 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 伴随科技的发展，数字化、网络化传感器应用日益广泛，以其传 统方式不可比拟的优势渐渐成为技术的趋势和主流，而无线传感器 网络( w i r e l e s ss e n s o rn e t w o “，简称w s n ) 也日渐成为互联网领 域研究的热点之一。它广泛应用于军事、智能家居、环境监测和预报、 医疗护理、建筑物状态监控、工业控制等领域，利用各种传感器感测 温度、声音、脉搏、压力等状态参数，提供用户所需信息，从而提高 人们的生活质量和工作效率“3 。 无线传感器网络是由监视区内数量众多的低速率、低功耗、低成 本、低复杂度的微型传感器节点构成的自组织系统，是一种采用无线 通信方式、动态组网的多跳移动性对等网络，是集信息采集、信息传 输、信息处理于一体的综合智能信息系统，具有广阔的应用前景，是 目前非常活跃的一个领域。3 。传感器网络以微型传感器节点为中心， 传感器节点一般具备数据处理和通信能力，并利用节点附带的传感电 路对周围有关的环境条件进行测量并将它们转化为电信号，由传感器 根据所在目标和它周围发生事件的特性对于这些信号进行处理。 目前，在w s n 网络协议方面的研究尚无定论，蓝牙、z i g b e e 、 a dh o c 等无线网络技术都是人们讨论的热点之一。i p v 6 作为互联网 上的宠儿，在w s n 领域也有其生长点。1 。 北京交通火学顼。学位论文i p v 6 微型传感路由器投术的研究，测试 由于w e b 的出现导致互联网爆炸性的发展，i p 网的用户迅速增 黧，i p 逮垃空薅紧张，于是提出i p v 6 。僵是由于市场的巨大援性以 及无类别编址( c i d r ，c l a s s l e s si n t e r d o m a i nr o u t i n g ) 的有效应 用，大大推迟了i p 地址耗尽的时间，i p v 6 至今尚未得到广泛应用。 毽是随饕业务的增加，互联网的进一步发浸，采用i p v 6 是不可避免 的。未来的i p 网很可能是一个采用i p v 6 的网络，经过几年的发展， i p v 6 技术已经日渐成熟，成为下一代互联网的标准。1 。i p v 6 以其健壮 的安全缝，可以抵抗互联网黑客、病毒，提供更安全的保障；凭借广 泛的地址空间以及对移动性的支持，i p v 6 可以实现3 g 与互联网的融 合，让每部手机都有i p 地址；此外i p v 6 支持“永远在线”，可以为 客户提供更满意的服务。因此，对i p v 6 及相关技术的研究和应用成 为世界各国竟棚发展的热点。 无线传感器网络具有“光处不在”和节点数掇庞大搏特点，部署 无线传感器网络需要数萤巨大豹i p 地址资源。而i p v 6 作为下一代网 络协议，具有地址资源丰富、地址自动配嚣、安全性高、移动性好等 优点，可以满足无线传感器网络在地址和安全方面的需求。可以看出， 将i p v 6 与传感器网络结合构建i p v 6 泛在传感器瞬络符合未来旺联网 的发展方向。毽目前现有的传感器网络技术和i p v 6 技术均没肖考虑 i p v 6 传感器网络的自身特点而无法直接应用，国内外尚无适用于i p v 6 传感器网络的关键设备问世。因此，迫切需要从体系结构、协议上设 计逶震予i p v 6 传感爨阏络静核心设备。 北京交通大学以此为契机，在对i p v 6 和传感器网络相关技术多 年研究和开发的基础上，充分考虑i p v 6 泛在传感器网络的自身特点， 融合了传统传感器网络技术和传统i p v 6 路由器技术，仓l 建了l p v 6 微 型传感路由器软硬件新型体系结构，提出了i p v 6 泛在佟感器网络动 2 北京交通大学硕士学位论史i p v 6 微型传蟛龉出 技术的研究b 测试 态路由 办议，深入研究了两络管理、安全、定位、节熊等关键技术， 自主设计开发了体积小、成本低、堵耗低的其有完全裔主知谖产权的 邋羁予i p v 6 泛在簧感嚣鼹终豹b j t u p ￥6 微型健感爨峦器，壤於了 圈内外程这一领域的窝自，达到国际先进水平。 l ，2 论文选遂意义 8 j t ui p v 6 微型倦感路由器是怒国家自然料学基会项目，避我国 罄台吴鸯完全蠡圭翔谖产校懿耨钱传惑器霹终孩，0 设备，这颈藏莱 解决了一系列关键技术问题，部分技术达到国际领先水平。2 0 0 6 年 1 2 月2 7 闷在北京通过了教育部组级的科技成果豁定。传感器网络是 穰意溺络接零枣赘一令凝镶壤，楚墨藤售惠领域磺究纛开发静一个熬 点，可实糯数搌的采集璧化、处理融合和传输成髑，截零事侦察、环 境监测、暇疗监护、空间探索、城市交通管理、仓储管理等军搿和民 黉领域均肖着广潼豁寂羯嚣景。 将i p v 6 与传感器湖络结合构建i p v 6 泛在传感器嘲络符合张来甄 联网的发展方向，但目前现有的传感器网络技术和i p v 6 技术均没有 考虑i 转感嚣瓣络鹣鑫隽特点蠢嚣法囊接应趱，鹭瘫癸满嚣逶藤 予i p v 6 传感器网络的激键设餐问擞，霓没有相关的统一的测试规范。 因此，遗切需要从体系结掏、协议上设计适用于i p v 6 传感器网络的 孩心设备弗弱辩设嚣蹬套稀学鹩对潞套器静攮熊、囊麓、安垒褴、 霹靠性等攒撂积协议避行测试的方法，以保证今藤栏继研发静蒜个舨 本的i p v 6 无线传感网络路由器能够互联互通，擞界各地采用i p v 6 路 交耱议懿燹线簧藤器溯络可骧协调一致熬工终。 睫饕i n t e r n e t 的逃速发展，阙络规模不暌扩大，结构日麓靛杂， 北囊交通大学磺l j 学位论文l h 6 微型传感嫱南撩技术的碰究与测试 裔效稳定静臻鑫秘浚戏恣保障溅终瞧能翡重癸鲻豢”。势议测试是绦 诞协议突琨其蟊标憾能的有效手段。中华人民共釉函信患产照部曾捌 定了套萋予i p v 4 的爨l 蠡器溺试援茈，健嚣翦逐没有势对i p v 6 捺议 获豹绕一翁渗莰溅试梅礁。不龊黧魏，瀵费者在赡买产鑫霹，其能凭 营业或开发人员的推荐，并无实际可以参考的圈家标准依据。这将严 重影豌l p v 6 霸路由产鼹豹商薅遴程。掰数随着因特阚游! p v 8 过渡步 傻瓣勰浃，适惦嚣癸制定出一套完善的基予l p v 8 鹣毽据无线传簿鼹 络产翕维件东内的功戆和性测试栽范。 强戴蒎这耱情况下，本论文麓手萋嚣究逶髑予l p v 6 翡微型蠢线捷 感添络( 鹈莲) 路出器弱功能移镁辘测试系统，不仅是瓣我国趣套统 一鲍、究饕懿测试系绞帮测试标准的霄益尝试，墩可雳予各公司的无 线传感黪囊器产燕懿溺试工俘，黼蠡孪瞧对i p v s 程凡年嚣的大趣模襄 霹寄整获酸麓瑰实爨义。 l ，3 豳内终耩究现状 传感嚣弼络是嬲h o c 潮终技术疲用的大艨藤领域。对予徽多虚 魇场合米说传感嚣潮络哭能使塌光线遇信技术，并飘考虑刘体积和节 麓等因素终感器懿发辫韵率不可缀大。分数凌备艇豹簧蕊嚣缀藤 个a dh o o 髑络，可以窭糯传感嚣之澜和与接裁孛心之阕的道倍辞1 。 1 9 9 7 牮i 蹬f 残立了一个专门的移渤a dh o c 嬲络互佟缎淞n 辨 ( 渤b il e 嬲h o e 秘。熔s ) ，专心受费醣究葶羹开笈a d l o e 鼹终势裁定 相应的标准。这些年，移动遁倍帮穆漤终端技术不麟向髓发袋，使褥 嫩h o e 网络技术不但我军事领城翦最广阔，两鼠也程民瘸移动邋信领 域褥至藏掰m 。 4 北康交通大学颤l 学垃论文l p v 6 微型抟缮路出器投术的研究i 测试 为了标准化w p 州技术的发展，i e e e 成立了8 0 2 。1 5 工作组。 8 0 2 1 5 4 标准针对诸如智能证卡，传感嚣、节能，安保。家庭自动化 等低速率w p 蜊需要，强标是比蓝牙更简单。低功耗、价廉、方便灵活 的低速率连接。i e e e 8 0 2 1 5 4 工作组主要负责制定物理层及m a c 层豹 协议，其余协议主要参照现有标准，高层应用、测试及市场推广等方 面工作将由z i g b e e 联蕊负责，由此实施8 0 2 1 5 4 的应用技术常称为 z i g b e e 。z i g b e e 联盛成立于2 0 0 2 年8 月，嬲英国i n v e r s y s 公司，日本 三菱电气公司、美国摩托罗拉公司及荷兰菲力浦半导体公司组成，至 今已吸弓| 了上舀家芯片公司。无线设备公司和开发商加盟。丽且， 8 0 2 1 5 。4 还吸弓l 了其它标准化组织注意，如i e 腿1 4 5 l 工作组正在考虑 以此为基础实现传感器网络( s e n s o rn e t w o r k ) 。 在无线传慧器网络路由器的测试方面，由于i e t f 没有对特定设备 性能测试作专门规定，一般来说传统路由器的测试均是按照r f e 2 5 4 4 ( b e n c h m a r k i n gm e t h o d 0 1 0 9 yf o rn e t w o r ki n t e r c o n n e c t d e v i c e s ) 作测试的。目前关于路由器设备已发布的标准如下所示： y d t l l 5 6 2 0 0 l 路虫器钡4 试撰范一寒端爨 起器；y d t 1 0 9 8 2 0 0 l 路 由器测试规范一低端路由器。路由器标准主要依据当前互联网技术以 及当前版本的协议及r f c 文档，随着这些技术领域的更新以及相关协 议或r f c 文档版本的更耘，鼹由器标准应侔相应更耨或补充嗍。西针对 i p v 6 路由器尚没有相关标准发布，针对i p v 6 微型无线传感路由器就更 是需要众多科研人员投入到探索工作中并早日研究制定出相关标准 了。 在路由器协议测试的测试工具方面，目前已有许多计算机厂家和 实验室都纷纷推出了自己的测试系统和测试仪。例如：美国s p i r e n t 公司瓣s m a r t b i t s 系统测试仪的s m 猷t f l o # 珂醴测试三层性能，测试软 袭康交通太举蝴 学垃论文l p v 6 微型转感路幽器技术趣研究j 测试 件+ f e r a r o u t i n g 下e s t e r 可以测试路由性能；a g l e n t 公司的路出测试 工具r o u t e rt e s t e r ；美国惠普公司豹测试仪系列：法国的一蒙实验 窥的跨式测试系统戳及柏林的g o r 秘学研究院的计算机技术与信息协 会_ 玎发豹t e k o s 测试裂缝；领先的鼹终仪表厂商i x i 氇在2 0 0 3 年推如铤 对黼络安全测试的i p s e e 测试王蕻。i x i a 的新设器鬣成了谴们获奖的 以太网流鬟发生器以及实时流爨管理软件。i x i a 的自动网络梭准库 洲￥l 也是避器壤先熬耱没溅试标准。 近几年来，中国的很多研究机构也投入了大爨精力进行网络协议 溯| 式工终鹣疆究。瑟京交逮大攀l p 鼷终实骏室律为灏砖最早献攀 p v 8 瞬络技术研窕豹机掏，对于i p v 4 鞠i p v 6 下的路由豁议遴萼亍了长期大量 豹醭究，开发了一套兼容! p v 4 鞠 p v 6 豹弱议溅试系统。 1 4 论文主要工作和结构 论文豹工作主要镪括以下凡个方瑟； 1 努辑了敬终测试夔一般瞧理论方法及技术，分缓了款伴测试浆 原则、目的和发展方向，以及协议测试的溪求和工作流程。 2 + 分掰i 脚8 徽型健惑踌瞧释静捺议棱戳及器骥瞧缝携檬，簌溅 试的角度掇搦功能对婚议进行模块划分，针对每个模块设计测试案例 和测试模扳，并搭建鄹境进行测试，得出测试结论。 3 进行路由器褥议攫俸溺试帮洼髓指标溺试。谯缝指标测试主要 包括天线覆滚范围、发送接受横妓、节电生命周期。列举测试点，编 写溺试弱铡，搭建溪l 试嚣臻并避行滚l 试，绘蠢溺试缭栗并势橇。 4 。总结灏试工作，指出下一步要继续加强和完善豹逾方。 蓐 北京交避大学颤 学辙论文j p v 6 辙塑接疼路盘箍技术麴辑究弩测试 论文结构如下： 第一章绪论，介绍论文研究背景和选题意义，给出论文总纲。 第二章软件铡试的一般性理论方法及技术，分绍软件测试的殿 澍、强豁移发麟方商，以致协议溺试麓要求莘拜工俸流稷。 第三章分丰斤i p v 6 微型传感路出器协议栈特点、划分测试模块并 逡芎亍葫# 测试，分缀其俸骥试繇凌、测试方法，并给出舆俸测试铡帮 测试结柴。 第毅牵黠i p ￥s 擞墼凳感路叁鬃滋嚣了整俸瓣试霸戆麓溅试，奔 绍具体测试指稀、环境、测试方法，并给出具体测试例和测试结果。 第氨章总缝与展望，憩缝论文工作势鼗黥糖关技术发震方岛。 ， 托巅交通太学磷 + 学技论文l p v 6 激型转感龄壶鼯技术的研究0 溅试 第二章测试技术分绍 灏试是一磺系统两嶷太戆王终，篷含喾缀多方纛靛疆论秘籁识。 溅蔫现代软馋驰规模越来越大以及人们对于软件质量盏视穗艘的提 纛，软件测试在软舞开发孛戆撼位越来越遂要，软馋豹测试工髂也变 樽越来越复杂，这就要求对软件测试的理论有迅速的发展，以缓解现 在越来越让人髑难以忍受翳软 串缺黧。 2 1 软件测试的般性理论 2 1 1 软件测试的定义 为了保诚软件的质量，业界认为软件测试应该饕胀予整个软件生 存期。这样，软件测试的概念和实施范围都必须要扩充，应该包括在 熬个开发各阶段豹复森、译镝鞠梭溅。骈以，现代软件测试理论认鸯， 软件测试的邂义应有狭义和广义之分。 狭义豹软俘溪l 试定义藏跫在软传授入运行蘸，对软件需求分耩、 设计规格说明和编码的最终袋黉，爱软释质量保证瓣关键步骤。这堂 蠢嚣令要索； 1 软件测试是为了发现错误而执行程序的过程。 2 ，较替羲l 涟是根糕软尊舅发蠢狯段戆艇格说疆魏程序鹣蠹帮续麴 弼糙心设计批测试粥例( 印输入数据及蔟预期的输出结果) ，荠利 塌这些测试耀铡去运弦程序，以发现程序错误豹过稷。 广义的软件测试定义由确认、验证、溺试三个方褥缀成： 北杂交通犬学鞭上学位论义 l p v 6 徽型传蒋蹄由器投术的研究与澳 试 1 、确认：评估将贾开发的款糌产品是誉是正确笼误、可行秘有价 俊的。院如，将要开发的软件怒否会满足掰户捻出的要求，建否能在 将来的实鼯使用强境中正确稳定她运行，是否存在隐患等。这里包含 了雳户需求满足程度的评价。确试意睬赭确傈一个待开发斡软件是正 确无误的，是对软件开发构想的检测。主鬻体现在计划阶段、需求分 析除段，氇会斑琨泰测试验段。 2 、验诚：检测软件开发的镪个阶段、每个步骤的结果是否准确冤 谡，是孬与软终开发务玲羧豹蘩求或麓羹靛缓栗秘一致。验诞纛臻麓 确保软 牛会难确无误她实瑰软停的瀑求，开发鲍避程是按照正确的方 肉走的。主要髂现在设诗蹬段秘编码除羧。 3 、测试：与狭义的测试砖义统一。通常经过单元测试、集成测试、 琴绕测试三个蓼节，主要体现焱缡弼隆段鞠测试阶段。 这三个方面相赣糊成的，确认会产叠! 验证和测试的标准，萌验诞 和测试通常叉会帮助宪成一艨确认，特别是在系统测试阶段。 本文将驭广义帮狻义嚣个蕉度入手，努爨锋露貘毯的需求分辑输 殿、编码阶段和测试阶段各设计了不同的测试用例，并且个别测试用 缓还嚣婺程赘穷整个骧骜豹遘释孛进行爱复撬嚣，纛幂霜除段舔起到 了不同的体耀，以求赦大限度豹检验软搏溪量，达到 燹辩要求。 2 1 2 软件测试盼原烫| j 和西嚣 软箨测试获不霹静霜度壅发会添生爨嚣静不同鹃溅试霖粼：麸舔 户的角发出发，普遮希望递进软件i 睦9 试黎露软件中隐藏的错误和缺 陵，汉考惑楚蚕霉接受该产鑫；歇较 孚开发者静麓淡窭发，簧希望测 试成为表明软件产品中不存在错误的过穰，验证该软件已正确她实现 9 托窳交通a 学领。t 学位论文 l p v 6 徽壁铐感薅l 藏瓣技术魏掰究，潮试 了髑户的要求，确立人们对软件质量的信心。 较件专家p a v i e 掇出了一缀测试原辩： 夺所有的测试都应追灏到用户需求。正如我们所知，软件测试的目 标在予璃示锩诿。瓣最严羹静锈误( 鼓溺户南寝来看) 是郡臻导鬟 程穿无法满足需求豹错误。 夺应该在涎试工箨真正开始豹蘸较长靖蠲逡藏遴嚣溺试诗矧。测试 计划可以在需求模搿一完成就开始，详细的测试用例定义可以在 设诗模鼙镀确定露立帮嚣始，鞭筵，骶有穗试可瑷在在秘代璃被 产生前谶行计曳4 秘设计。 夺p a r e t o 原煲应用予软件测试。简单而誉，p a r e t o 原则暗示着测 试发现的错误中的8 0 缀w 髓莛源予程序模块中鹣2 0 。当然， 闯题在予u 如何孤立这些有疑点的模块并进行彻底的测试。 夺涮试痰觚“，j 、规模”开始，瀵步转鸯“大蕊穰”。爱枥静测试遴 常把焦熙敝强单个程序模块上，进一步测试的焦点划转向程集成 熬模获麓孛寻我疆误，最嚣农整个系统孛寻我错误， 夺穷举测试是不可能的。甚至一个大小通度的程序，其路径排列的 数量逛嚣鬻丈，因建，在测试孛不霹旋遂嚣薅强浆每一秘缀会， 然藤，充分覆盖程序逻辑，游确保程廖设计中使用的所有条件是 有可能的。 夺为了达剐最佳效粜，应该由獭立的第三方来构造测试。“簸佳效 果”攘鼹霹毙发现绩误豹测试( 测试豹主要嚣标) 。密予本章中已 经介缁波、并将避一步讨论静那些原瞬，刨建系统静软彳串互程师 并不是构造软件测试的最佳人选。 另一位软件专家g l e n m y e r s 也狂他的软件测试蒋作中陈述了系 北京交通火学颤k 学位论文l p v 6 微型转感路由器披术的科宄j 测试 列关于测试目标的娥则： 夺测试是程序的执行过程，目的在于发现错误； 夺一个好的测试用蜊在于能发现至今未发现的错误； 夺一个成功豹测试怒发现了至今未发现的错误的测试。 测试的另一项功能作用还能够证明软件的功能和性能与需求说明 相符合。实施测试收集到的钡6 试结果数据为可靠性分析提供了依据。 测试不能表明坎件中巴不存在错误，它只能说明软l 牛中存在的镫误。 测试一个大型程序所要求的创造力，事实上要超过设计那个程序 所要求的创造力，是一项非常复杂的，创造性的和需要高度智慧的挑 战性瓣工作。软饽测试中很蕙要的一个方露是人的心璎问题，一些赢 观上看是很显而易见的至关熏要的原则，总是被人们忽视。 换言之，测试的黼的是需要人们细心、细致、全面的对弱标产品 进行“全身体检”，以最少的时间帮人力，系统造找出软件中灌在的 各种错误和缺陷。如果我们成功地实施了测试，我们就能够尽可能全 面地发现软件中的错误。 2 1 3 软件测试的技术 任俺工程产品( 注意是任何工程产品) 都可以使用以下两种方法 之一进行测试： 夺黑盒测试：已知产晶的功能设计规格，可以进行测试证明每个实 现了的功能是否符合要求。 夺白盒测试：已知产品的内部工作过程，可以通过测试证明每种内 部操作是否符合设计规格要求，所有内部成分是否已经过检查。 若了解产品的特定功能，则构遥测试，以证实各功能完全可执行， 北京交运人掌磷b 学位论文l p v 6 徽型佳感蹒由器技术的磷究与溪 试 尉对在各功能中寻找错误，即采髑黑盒测试；若了解产品的内部构造， 剐构造测试，l 奠确保“所有齿轮吻合”，即内部操释依据规约投行， 蕊魑所有的内部构佟被充分利用，即白盒测试。 融议一致性测试采用的燕黑盒测试按术。 2 。l 。3 1 是盒测试 白盒测试，有时称为玻璃蠡测试，是静测试用例设计方涟，它 使掰程序设计兹控制结梅导出测试雳镶。往蔫自鑫澜试方法，软件工 程师能够产生测试用例( 1 ) 保证一个模块中的所肖独立路径至少被使 掰一次；( 2 ) 辩掰寿遴赣篷鹭霰测试t r h e 秘f 8 i s e ；( 3 ) 在上下迭爨 及可操作范豳内运行所有循环：( 4 ) 检查内部数据结构以确保越有效 蛙。 此时可髓会提出个合理的阍题：“栽 】应该鼹注菱于傺涯程序 嚣求豹实现，为什么要花费时嬲秘精力来担心( 和测试) 逻辑缨萤? ” 换种说法，我们为什么不将所有精力用于黑盒瓣试睨? 答案在于软 件是是的缺黢。 夺逻辑错谈和不正确假设与一祭程序路裰被运行的胃黼性戒反眈。 当我们设计和实现主流之外的功能、条件或控制时，错谈往往开 始蹬巍敬我稻辩王佟孛。蠢常蹩瑾往往被穰菇圭l 鏊了解( 窝穰好遮缨 查) ，而“特殊情撼”的处理则难于发现。 审我翻经鬻疆嘉菜逻辑貉经不霹裁蔹撬行，嚣豢安上，它可髓在正 常的纂獭上被执行。程序豹逻辑流奄时是违反意蹙约，这意味饕 我妇荚予控潮滚期数据流豹臻无意识鲍缓设珂戆导致设计镄 误，只膏路径测试才能发现i 塞些错误。 f 2 北京交通大学硕l 学位论文】p v 6 微型传感路由器技术的研究与测试 夺印刷上的错误是随机的。当一个程序被翻译为程序设计语言源代 码对，有可能产生某些打印错误，很多耨被语法检查机制发现， 但是，其他的会在测试开始时才会被发现。打印错误出现在主流 上和不明显的逻辑路径上的可能性是一样的。 上述任何一条原因都是该进行臼盒测试的论据，黑盒测试，不管 它多么全亟，都可能忽略前顽提到的某些类型的错误。正盎瑟b e i z e r 所说：“错误潜伏在角落里，聚集在边界上”。白盒测试更可能发现 它们。 2 1 。3 2 黑盒测试 黑盒测试注重予测试软件的功能性需求，也即黑盒测试使软件工 程师派生出执行程序所有功能需求的输入条件。黑盒测试并不是自盒 测试的替代品，而是用于辅助白盒测试发现其他炎型的错误。 黑盒溺试试图发现以下类型的错误：( 1 ) 功能不对域遗漏，( 2 ) 界 面错误，( 3 ) 数据结构或外帮数据麾访闽错误，( 4 ) 性能错误稠( 5 ) 初 始化和终止错误。 自盒测试在测试的早期执行，而黑盒溯试主要用于测试的后期。 黑盒淫试故意不考虑控制结构，两是注意债息域。钡试用于隧答以下 问题： 夺如倡测试功能的有效性? 夺何种类型的输入会产生好灼测试用铡? 夺系统是否对特定的输入值尤其敏感? 夺如何分隔数据类的边界? 3 北柬变通犬举硬i 学位论文l p “微型传蒋躇由秣技术的研究，o 测试 夺系统能够承受俺种数据事和数据量? 夺特定类黧的数据缀合会对系统产釜何种影响? 运用羰愈测试，碟默导出满足以下标墩豹测试屠倒集：( 1 ) 所设计 的测试用馕能够减少遮翔合理测试所需的附加溅试粥例数，鞠( 2 ) 矫 设计的测试潮例隧够衡知某些类型错误的存在或不襻在，而不楚仅仅 与特定弱试穗美静镬诶。 黑盒测试不仅应用于开发阶段的测试，更重要的是在产晶测试阶 鬏放维护羧段螫不可少。 黑盒测试在实施对分为窖户蝤的测试鞠暇务器端的性能测试。客 户端遗测试主要关注瘟建兹垃务逻辑、曩户器嚣、秘8 3 测试等；摄务 器端的测试主要关注服务器的性能，衡量系统的响威时间、她淫速度 霸莛缝黠勰敏感遗需求。照务器嫣豹测试主要是模羰合法曩户活动给 系统的负载，负载测试的统计缩柒被用来预测用户将体验到的性能和 响应时间。 本顼誉的溺试襄需娶雨露氨捂窖户端的溪l 试黎服务器端静溅试。 2 。圭。4 软件测试的步骤 掰有酶软俘溺试懿总体过程蘩本上郝筵遵獯露一耱流疆避嚣戆， 按测试的先厝次序分成5 个步骤进行：单元测试、集成测试、确认测 试鼹系统溅试，最轰遴嚣验故测试。 1 ) 单元溅试：又猕模块测试。每个程黪模块完成一个摆对独立的 予珐能，历以可以对该模块进行单独豹测试。由予镣个模块都有清磺 意义的功能，所以通常t e 较容易设计相应的测试方案，以检验繇个模 坎蛉正确性。 蘸束交避大学壤土学位论文l p v 6 徽慧忙蹲嬉由嚣技术的垮 究# 溯试 2 ) 集成测试：把殴测试过的模块组装起来，进行集成测试。藏靼 的在于检验与软件设计相关的程序结构问题。邋时较多的采用黑盒测 试方法寐设诗溺试霪铡。 3 确谈溅试：竞成集戏溺试戬蜃，要对开发工 乍裙簸麓瓮麓礁谈 凇则进行校验。确认测试怒检验所开发的软件能否满足所有功熊和性 能需求的最后手段，通常采用黑盒测试方法。 4 ) 系统测试：完成确认测试以霹，绘戡豁斑该是合格豹软件产黠， 毽为稔麓它藐囊与系统瓣簇它帮努耱灞工终，黉要遂抒系统潮试。严 格的说，系统测试己超斑了软件工程的范丽。 5 ) 骏l l 殳测试；捡验产糖质量的最后一道工黪是验收测试。与翦谶 讨论的各种活动不同之处在予它突出了客户的作用，同时软件开发人 员毽鸯一定程霾豹参与。 测试工作静总俸流穗鼹翔邋2 1 ； 毯2 。l 灏试工季# 葱髂滚程鞠 | 5 北京交通大学硕一【学位论义i p v 6 微型传感路由器技术的 i 】f = 究j _ 测试 2 1 _ 5 软件测试的发展方向 最前，软件测试存在4 个发展方向； ( 1 ) 验证技术 验证技术目前的发展方向仅适用于特殊用途的小程序。其嗣的在 于证明在软件生命款各个阶段薅赣软件进展的正确性，以及阶段闯的 逻辑协调性和正确性。 ( 2 ) 静态测试 静态测试匿翦的发展方向为：从代码豹静态测试逐步往窝屡开发 产品的静态测试发展。 ( 3 ) 测试数据的选择 澳试数据鲍选择，朗测试耀铡的选择。正逐步向“缝够检验软件 缺陷的有效性、测试用例的可仿效性，可仿效测试用例可以测试多项 内容，因而减少了测试用例的数量、测试用例的执行、分析和调试是 否经济、测试用例的霹修改行，即每次软件修改丞对测试用倒的维护 成本”这几项目标发展。 ( 4 ) 测试技术的自动化 测试技术自动化是一个最叛的发展方囱。自动化是一门独立嚣学 科，将自动化与测试技术相结合而成的自动测试也是一门技术，但与 测试技术存在很大的区别。 2 2 协议测试的现阶段理论 针对计算机网络或通信系统的测试包括以下4 个方面： 冷致性测试 1 6 北京交通人学硕1 1 学位论义l p v 6 微型传感路由器技术的研究。，测试 夺性能测试 夺互操作性测试 夺鲁捧性测试 协议一致性测试楚协议工程中难度最大，实现最困难的一个课题， 它是近年来的热门闻题。一致性测试旨在检测所实现的涛议实体与协 议规范的符合程度，性能测试星在检测协议实体或系统的性能撂标， 互操作性测试翳在同一种协议的不同实现版本之间，或同一类协议的 不同实现版本之间互通的能力和互操作性能力，鲁棒性测试旨在检测 协议实体或系统在各种恶劣下运行麴能力。1 。 而本文将要对微型传感路由器的体系结构，自下而上包括 i e e e 8 0 2 1 5 4 功能模块、微型i p v 6 基本协议栈功能模块、m s r p 路由 协议模块、安全功能模块、s n 妒功能模块_ j 硅i n t e r n e t 接入功能模块 的各协议模块进行一致性测试。 2 2 1 一致性测试的定义 在o s i 范畴内，如果一个实际系统在它与别的实际系统通信中所 表现的行为符合o s i 协议援范的一致性要求，我们就说他呈现了一致 陵。 o s i 协议规范的一致性要求属于协议规范文本的一部分，他包括 静态一致性要求和动态一致性要求两个方面。前者说明协议实现者必 须实现的最小集的内容，定义p d u 的最大长度，定义各种协议参数、 变量、定时时刻的取值范围等等。后者说明协议执行过程中，协议在 每个状态下所允许的行为是什么。 i s o i e c 一9 6 4 6 中对一致性的定义为：“一个一致性的实理应满足 1 7 j t 柬交通丈攀坝l j 学健论文f p v 6 微型传巷路出器技术的 i f 究与测试 静悫一致性要戡( s t a ti ee o n f o r m a n e er 姻u i r l l l e n t s ) 和动态一致性 ( ：) v n a m i cc o n f o r m a n c er e q u i r m e n t s ) 爱求，并与协议实观致性 劈基述( p i c s # p r o t o e o li 拜l p l e m e n t a t i o ne o n f o r m a n c es t a t e m e n t ) 中所表髓静功能相符合”。一致德测试是稀功能测试，它怒依蕹一 个协议的规范对协议的某个实现进行测试。 对谤议避孝亍一致蕊测试，嚣黔在予捡骏蒺实凝瓣谤议是否麓蛰谈 规范所描述的一致。如果完全一致，就说明协议的寓现是符合规范的， 霹淤实璜裂广泛寝用巾去夔，愚完全歪确匏。“一致淫”在邃羹骞嚣 种含义：“彻底性”和“标准性”。锄底挫憋指所实现的携议必须经过 攒底蛙测试，秘程序测试一样，程序的转移积变鬃救取僮范围帮必须 使用一次或多次以上。标准化蔗指测试套也必须趋标准的。本章所捂 浆糖汉一致瞧述包括部分协议置操作性的走容，缎这薰仍然称必一 致性测试。 2 。2 。2 一致性测试的要求 静态一致瞧要求援定了一个协议实现掰瘟鬟 瓣最低功能，鞠定 义p b u 的鼹大长度，定义各种协议参数、燮量、定时时亥i 的取值范围 等等。可通过被测实现i u t ( i m p l e m e n t a t i o nu n d e rt e s t ) 的p i c s 谶行检查来宽戒。砖态致性要求说霸协议执行过穰中，协议在每个 状态下所允许的弦为是盼么。一个测试例协议标准的主体由动态一致 佼要求秘成，它定义了协议安瀵和蘼部环浚进行遴信辩懿胃躐察行 为，它需要遴过一组维的溪4 试来完成。一个测试成为一个测试柳，测 试爨静集会藏鸯溺试套。 协议一敏性要求属于协议规范文本的一部分，上述两种要求又可 北京交通人学颂l 学位论文 j p v 6 微型传感路由措拉术的_ f i 究与测试 包含以下三类： ( 1 ) 强割性要求：在任意情况下都磐须实现的要求； ( 2 ) 条件要求：在某些条件下必须实现的要求； ( 3 ) 可选要求：为了配合实现，根据由实现糟所选择的标准内容 必须要实现的要求。 2 2 3 一致性测试的方法 一致性测试方法以控制观察点p c o 的位置设置不同，可以分为本 地测试( l o c a lt e s t i n g ) 和外部测试( e x t e r n a lt e s t i n g ) 。本地测 试是在被溅系统凑部避行测试，外郝测试跫运程的第三方瓣试。现今 的一致性测试多是采用外部测试。在i s 0 9 6 4 6 中已经被标准化的一致 性测试方法有四种，即：本地测试法、协调测试法、分布式测试法和 远程谈4 试法。在实际豹溪l 试中，可以壤据实际情况，灵活选择一种或 几种方法的结合进行测试。为了说明种方法，先介绍以下相关术语。 控制观察点p c o ( p o i n to fc o n t r 0 1a n d0 b s e r v a t i o n ) ：是铡试 封对i u 彳( i l 鲫e n t a t l u n d e r 丁e s t ) 送行控毒9 与躐察的点，它一 般被定义在服务访问点s a p ( s e r v i c ea c c e s sp o i n t ) 上。 上测试器u t ( u p p e rt e s t e r ) # 是测试系统的一部分，在被测系 统的上策控制p c o ，通过被测实袋豹上瑟服务访阀点s 胛与被测实璐 进行通信。 下测试器l t ( l o w e rt e s t e r ) ：在被测系统的下层控制p c o 。它通 遵1 w 的下层s a p 与i u t 进行通信，同对负责给出测试判定。 测试协调过程t c p ( t e s tc o o r d i n a t i o np r o c e d u r e ) ：是包含合 作规则的集合，主要用于上下测试器的同步。 1 9 北囊交通大学颈士学秘论文l p v 6 徽型季鲁麟路由嚣技术粒姘笼。j 测试 本地测试法： 在本地测试法中，上下测试器以及测试协调过程实现于嗣一个测 试系统中。它要求i u t 的上下边乔都襻在暴露的访问接掰，测试系绒 透过p 对i 疆输入激融并虽褒察l u l 豹输密晌瘫。上下测试嚣分嗣 位于i u t 的上下接口，作用怒通过交换测试事件来观察i u t 的行为， 灏试涤溪过程雳予汝调上下溺试器麴秘终，下溺试器目对记录繇有静 测试事傅作为测试划次的纭据。 分奄式溅试法： 在分布式测试法中，下测试器和i u t 彼于两个不同的系统中，二二 者暹过撬供( n 1 ) 层辗务的底层协议实瑷连接，下测试嚣是i 疆豹 对等实体。上测试器与i u t 位于同个系统内，它要求i u t 有可用的 上边界访问接口。它的协议协调过程怒通过i u t 实现的，所以测试判 决是基予下骥l 试嚣赝蹒察戮的行爻檄擞的。窝奉缝涎试法辐院，宅商 如“f 不阏：( 1 ) 必须修改基予本地测试法所设计的抽象测试集，以便 毽含下测试器酝使惩鹃赢层攘象照务舔语，两遮撩擒象蘸务原谮稻零 地测试法中孱用到盼是互补豹。例如程本地测试滚中下镶4 试器发出的 是糖示类聚浯，粼在分毒式测试法孛发出麴是潺浆类骧落。( 2 ) 下测 试器和i u t 在物理上是分离的，所以对间一测试辫件的溅察在时间上 会产生麓异。( 3 ) 下溅渡嚣氍 疆t 豹遥落廷通过( 卜1 ) 溪瓣藏务爽 现的，所以存在测试数据丢失、失序和出错的可能性。( 4 ) 对于上测 试器分旅在不同的系统，二裁之阕的同步秘控制黉魄本地测试法困难 匏多。 协调测试法： 这楚最复杂的一种测试方法。协调测试法采掰标准纯静测试管毽 协议( t 舱) 和测试管臻协议的数据单元( 下磁一p 鲫s ) 进行自动的测试 2 0 悲簌交通太举颤l “举稼论文l p v 6 徽爱转感蹲盎器技术抟麟寇土= i 测试 管理和协调。觳采用下测试器俸为主控方，上涮试舔作为被控方的 设计方法戳减少上测试器酶工作蠹。 醛l 酶上边器不一定要骞哥箨豹 访间接嗣。它瑟求农上下潺试器之凝存在褰度靛测试按谡，著在上下 测试器孛对联手提豹鼹察至蟾信惑遴行报豢。上下测试爨阅戆通信可 殴邋过被测按议实现，媳可以通过底层协议实现。瞧楚罄裁还没有定 义爨独立予任俺应羯的橼准化的测试管理狲议，也没鸯对使用透过被 测协议传送还是底层协议来传送t m p d u 方式提出建议。目前许多实 现方法楚基于t c p i p 协议实糯底滋协泌来传送t 舻p d u 的方式，用于 离炭协议戆一数牲测试。 远程测试法： 远稔灏试法并不要求能访阎i u 薯酶上边界，落不要求显式的溯试 协调过糕，即谴有盼话，遣楚依靠久工来捺瀵。这耱方法稼羧予被渊 法议来实耀i 湃窝下测试器潼熬圈步。远程禊l 试法所粟雳豹一令稷设 是i u l 豹状态霹垂下测试器遁过( k 1 ) 层照务与之交换n 是p d u 采 薅定。测试刿捩剽楚壹鏊予下测试器对i u l 提供舱激励以及下测试嚣 所双察到的i u | r 的响应侔出的。 2 。2 。4 测试工作的流程 本文绣箨瓣涌试工季鍪过稷，魏蓑2 ，2 爱示，其毽秘议测试豹工佟 过程氇基本遵锤姥滤程。协议援熬( p r o t o e o ls p e e i f i e 8 t i o n s ) 、照 务嫂范( s e r v i e es p e c i f i c a t i 。n ) 以及根撼两誊指定的协议一致性 测试者掰进行的工作分4 步_ 逛萼亍。 2 l 北京交通大学坝i j 学缸论立i p v 6