（计算机科学与技术专业论文）ospfv3协议的互操作性测试中不确定性问题和可选项影响的研究.pdf

i 。 气 辱 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：内蒙古大学有权将 学位论文的全部内容或部分保留并向国家有关机构、部门送交学位论文的复印件和磁盘，允 许编入有关数据库进行检索，也可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。 为保护学院和导师的知识产权，作者在学期间取得的研究成果( 含计算机软件、程序) 属于 ， 内蒙古大学计算机学院。作者今后使用涉及在学期间主要研究内容或研究成果，须征得内 蒙古大学计算机学院就读期间导师的同意；若用于发表论文，版权单位必须署名为内蒙古大 学计算机学院方可投稿或公开发表。 学位论文作者签名：丢掳沲 日期：盘! ：垒：1 2 指导教师签名： 日期： 。x 。 l 跏l d 6 i ； t ，i 内蒙古人学硕+ 学位论文 o s p f v 3 协议的互操作性测试中不确定性 问题和可选项影响的研究 摘要 路由协议o s p f v 3 作为网络运作核心部分，是下一代互联网络协议族测试的 重点，除了要对其进行一致性测试，还要进行互操作性测试，检测实现是否能 够完成端到端的互联互通。本课题主要从o s p f v 3 协议互操作性测试中出现的不 确定性问题研究以及可选项对互操作性测试的影响两方面开展。具体工作包括 以下几个方面： 首先，本文深入分析了o s p f v 3 协议及协议的工作机制。为了更加清晰、直 观描述协议间的交互，引入着色p e t r i 网为o s p f v 3 建立模型，并简要介绍了着 色p e t r i 网形式化描述技术概念及其优点。本文采用了一种c p n 形式化建模的工 具c p nt o o l s 为o s p f v 3 协议互操作性测试建立基于数据流的c p n 模型。 其次，本文基于o s p f v 3 协议互操作性测试的c p n 模型，对其中的不确定 性采用两个步骤进行了测试：一利用转移树将被测系统引导到某个状态；- f t j 用限制条件最少的u 方法判断该状态是否是目标状态。搭建o s p f v 3 协议互操 作性测试环境，根据测试结果分析被测实现的具体实现情况。 再次，本文介绍了o s p f v 3 协议中的可选项，并分析了可选项对互操作性测 试的影响。以e - b i t 对协议间建立邻接关系的影响为例采取部分建模。为减少测 试工作量本文给出了一个基于数据选择生成测试路径集合的算法。并搭建 o s p f v 3 互操作性测试平台，执行测试序列，分析了实验结果。 0 s p f v 3 协议的互操作性测试中不确定性问题和可选项影响的研究 最后总结了本课题的主要工作及贡献，并给出下一步研究的内容：对 o s p f v 3 采用时间c p n 建模，实现定时发送h e l l o 包；对转移树进行优化得到最 短的引导序列；分析并研究可选项间的关系对互操作性测试的影响。 关键词：互操作性测试，不确定性问题，着色p e t r i 网，可选项，转移树，分解 树 i i 哩 i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n ga n dt h ei m p a c tw h i c ho p t i o n sh a v eo nt h eo s p f v 3p r o t o c o l i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g t h ew o r ki n c l u d e st h ef o l l o w i n gp a r t s ： f i r s to fa l l ，t h i st h e s i sd e e p l ya n a l y z e st h eo s p f v 3p r o t o c o la n di t sw o r k i n g m e c h a n i s m i no r d e rt od e s c r i b ei n t e r o p e r a t i o nb e t w e e np r o t o c o l sm o r ec l e a r l ya n d d i r e c t l y , c o l o u r e dp e t r in e t ( c p n ) i si n t r o d u c e dt ob u i l dt h eo s p f v 3m o d e l c p n a n di t sa d v a n t a g e sa r eb r i e f l yi n t r o d u c e d c p nt o o l s ，o n ef o r m a lm o d e l i n gt o o l ，i s u s e dt ob u i l dt h eo s p f v 3p r o t o c o li n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n gm o d e lb a s e do nd a t af l o w s e c o n d l y , t h i st h e s i s b a s e do nc o l o u r e dp e t r in e to fo s p f v 3p r o t o c o l i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g ，t w os t e p sa r ea d o p t e dt ot e s ti t sn o n d e t e r m n i s m ：t h ef i r s ts t e p i st ob r i n gs y s t e mu n d e rt e s tt oas t a t eu s i n gt r a n s f e rt r e e ；t h es e c o n ds t e pi st o i d e n t i f yw h e t h e rt h es t a t ei si n d e e dt h et a r g e t e ds t a t eo rn o tb yu m e t h o dw h i c h i i i ， 嚣 ，y ， 一 内蒙古人学硕十学位论文 目录 o s p f v 3 协议的互操作性测试中不确定性i 问题和可选项影响的研究i 摘要i r e s e a r c h0 nn o n d e t e m i n i s ma n d i m p a c t 一i i i o fo p t i o n si ni n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n g i i i o fo s p f v 3p r o t o c o l i i i a b s t r a c t i i i 图目录v i i i 表f 了；i 之x 第一章引言1 1 1研究背景1 1 2研究现状2 1 2 1协议互操作性测试研究现状2 1 2 2不确定性问题研究现状4 1 2 3o s p f 研究现状一5 1 3研究工作6 1 4论文结构6 第二章协议互操作性测试8 2 1协议测试概述及分类8 2 2协议互操作性测试框架结构9 2 3互操作性测试过程一1 2 2 4 协议互操作性测试与一致性测试比较1 3 2 5本章小结1 4 第三章内部网关协议o s p f v 3 概述15 3 1o s p f 协议概述15 3 1 1o s p f 发展15 3 1 2o s p f 基本思想15 3 1 3o s p f v 2 与o s p f v 3 的比较16 v 0 s p f v 3 协议的互探作件测试中不确定性问题和町选项影响的研究 第四章 4 1 4 1 1 4 1 2 4 1 3 4 2 4 3 4 3 1 4 3 2 4 4 第五章 5 1 5 2 5 3 5 3 1 5 3 2 5 3 3 5 4 5 5 5 5 1 5 5 2 5 5 3 5 6 第六章 6 1 6 2 6 3 o s p f 协议工作过程1 7 o s p f v 3 最新发展18 本章小结2 0 o s p f v 3 协议c p n 模型建立2 1 c o l o u r e dp e t r in e t s 概述2 1 形式化描述技术概述_ 2 1 p e t r i 网基本理论2 2 着色p e t r i 网2 3 自动化分析工具c p nt o o l s 介绍。2 7 应用c p n 工具建立o s p f v 3 协议互操作性测试模型2 9 o s p f 的单个p e t r i 网模型建立2 9 o s p f 的互操作模型的建立2 9 本章小结3 4 对o s p f v 3 互操作性测试中不确定性问题的研究3 5 不确定性问题的介绍3 5 问题形式化描述3 5 不确定性问题的测试方法研究3 7 不确定性问题测试的引入3 7 系统的引导3 8 目标状态的确定4 1 基于o s p f v 3 的c p n 模型互操作性测试序列的生成4 3 测试o s p f v 3 互操作中不确定性的问题平台搭建4 5 测试环境的软硬件4 5 测试平台4 5 测试结果分析4 6 本章小结4 7 可选项对o s p f v 3 互操作的影响4 8 o s p f v 3 协议的可选项介绍4 8 可选项对互操作影响的测试方法5 0 测试o s p f v 3 互操作中可选项的平台搭建5 3 v i v i i o s p f v 3 协议的互操作性测试中不确定性问题和- 口r 选项影响的研究 图目录 图2 1 互操作性测试体系结构9 图2 2 通用的互操作性测试架构l o 图2 3 单边互操作性测试架构1 0 图2 4 双边互操作性测试架构1 1 图2 5 分布式互操作性测试架构1 1 图2 6 自动化互操作性测试架构1 2 图2 7 互操作性测试框架图1 2 图2 8 互操作性测试过程13 图2 9 一致性测试和互操作性测试的交叉关系1 4 图3 1o s p f 工作流程图18 图4 1 例子的p e t r i 网模型2 3 图4 2 例子的c p n 声明2 6 图4 3 例子的c p n 模型2 6 图4 4 例子的h c p n 模型项层页面2 7 图4 5 例子的h c p n 模型s e n d 页面2 7 图4 6 例子的h c p n 模型r e c v 页面2 8 图4 7 例子的h c p n 声明2 8 图4 8o s p f v 3 接口c p n 模型2 9 图4 9o s p f v 3 邻居c p n 模型3 0 图4 1 0o s p f v 3 协议互操作性测试的c p n 模型声明3 l 图4 1 1o s p f v 3 协议互操作性测试建模层次结构图3 l 图4 1 2o s p f v 3 协议互操作性测试的h c p n 模型的顶层页面3 2 图4 1 3o s p f v 3 协议互操作性测试h c p n 模型的r o u t e r l 页面3 2 图4 1 4o s p f v 3 协议互操作性测试h c p n 模型的e x c hd 页面3 3 图4 1 5o s p f v 3 协议互操作性测试h c p n 模型的l o a dd 页面3 3 图5 1 不确定性示意图3 6 图5 图5 图5 图5 图5 图5 图5 图5 图5 图6 图6 图6 图1 图2 i x 0 s p f v 3 协议的互操作件测试中不确定性问题和可选项影l l i 匈的研究 表目录 表5 1t 、d 、u 、w 及w p 方法比较4 2 表6 1l s a 代码4 9 表6 2 后继为零的结点标记5 1 表6 3 基于数据选择得到测试路径5 2 表6 4 非基于数据选择得到的测试路径5 3 表6 5e b i t 影响的测试结果统计表5 4 x 内蒙古人学硕十学位论文 1 1研究背景 第一章引言弟一早ji 苗 进入新世纪，随着互联网的迅速普及，计算机网络技术得以飞速发展，同时也面临着巨 大的考验。网络如果没有协议，计算机之间将无法通信，只有各种网络设备都遵守通信协议 的规定，完成特定的功能，才能保证网络的互联互通。所以协议在网络中处于核心地位。网 络协议测试技术在2 0 世纪8 0 年代已经广泛引起人们的重视，但是早期的测试目的仅限于一 致性测试，即通过被测对象的响应来判断被测协议实现与协议说明规范的一致程度。但是即 使通过了一致性测试的同一个说明规范的两个不同的协议实现，也不一定能够保证二者间能 够完全准确地进行信息交换。这就需要对两个实现进行互操作性测试。就网络目前的规模而 言，服务提供商已经不可能总是使用同一厂家的产品，而服务提供商最关心的是购买的产品 是否可以在一起正确工作，也就是说这些产品是否可以互联互通，这就更需要互操作性测试 的实施。因此对协议实现的互操作性测试是保证网络产品之间互通的一种重要技术。互操作 测试可以清楚地展示两个或多个实现是否可以联合完成特定的功能。从理论上讲，如果一个 协议规范规模不大并且选项有限，通过完全一致性测试的实现将自动地可互操作，当协议规 范规模很大时，在实际中通过一致性测试( 特别是不完全的一致性) 并不一定能保证两个被测 实现是可以互操作的。特别是被测带有不确定性时，更容易不可互操作。当两个以上的实体 互操作时，增大了不确定性问题产生的可能性，它们之间可能更容易产生互操作性测试问题。 互操作性测试还可以用在产品的开发早期，其测试结果可以直接指导产品的完善过程，这对 于新产品丌发或新协议的完善都非常有用。互操作性测试在商业测试中已经有广泛的应用， 并且e t s i 、i t u t 、i s o 等国际组织都开展了相应的研究工作，互操作性测试的研究对于商业 测试具有非常实用的价值。o s p f ( o p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t 开放式最短路径优先) 协议是网络中 使用的最多的内部网关协议，也是最基本和最重要的域内路由协议之一，随着i p v 4 地址的 耗尽，o s p f v 3 的j 下确实现对下一代互联网的发展有重要的现实意义，而对于它的研究大部 分都集中在一致性测试方面，互操作性测试研究相对较少，因此本课题对o s p f v 3 协议的互 操作性测试进行深入研究。 0 s p f v 3 协议的且操作性测试中不确定性问题和叮选项影响的研究 1 2研究现状 1 2 1 协议互操作性测试研究现状 计算机通信和网络的飞速发展，处于计算机网络核心地位的协议受到越来越多的关注， 对其测试的研究成为了热点问题。协议测试包括一致性测试，互操作测试，性能测试以及健 壮性测试。一致性测试是检测协议实现和协议说明的符合程度，是协议实现能够正确工作的 基本保证。互操作性测试是检测同一个说明的不同实现间的互通能力和互操作能力，是设备 间能够互联互通的基本保证。不同协议实现问能够正确互联互通是计算机网络正确运行的重 要保证，互操作性测试为不同协议实现能够正确运行提供了保障。近年来各发达国家都投入 大量的人力物力进行研究，日本的t a h i 项目完成基于i p v 6 的路由协议的一致性测试之后， 给出了互操作性测试工作草案，以d h c p v 6 ，b g p ，r i p i n g ，d n s 为主要被测协议，并为研 究者提供测试环境和测试工具【3 8 】。美国的n e wh a m p s h i r eu n i v e r s i t y 3 9 】已经完成多家产品 的互操作性测试，包括o s p f v 3 ，m i p v 6 等，并根据测试结果对于产品给出了改进建议，由 于测试例是用自然语言描述，造成很多模糊语义。s p i r e n t ，i x i a 公司，贝尔实验室等也完成 了b g p 4 + ，o s p f v 3 的互操作性测试。欧洲的e t s i 对下一代网络定义了通用的测试说明与方 法 4 0 ，4 1 ，对r i p n g 等进行了互操作性测试。韩国电信技术协会t t a ，西班牙m a d r i di p v 6 s u m m i t 目前也在致力于i p v 6 互操作性测试的研究，包括r i p n g ，b g p 4 + ，o s p f v 3 路由协议的 测试。 目前我国对于i p v 6 的研究非常重视，计划建成世晃上最大的基于i p v 6 的网络，已有一 些研究工作从实验室走向了实际应用，如清华紫光，华为公司等单位已经丌发出了支持i p v 6 的核心路由器。国内很多大学、研究所都建立了i p v 6 测试床，进行i p v 6 的相关技术研究。 但是国内对于基于i p v 6 的路由协议的互操作性研究工作却较少，只有i p v 6 电信实验网、台 湾中华电信实验室在进行i p v 6 互操作性测试的研究。 国内外对协议测试研究已经取得了一些理论成果。性能测试和健壮性测试是检测协议实 现的性能指标以及运行能力【l 】。文献 2 对具有数据路径服务网络中的路由协议可伸缩性进行 了研究，为得到服务的最优位置分配或者近似最优的位置分配，提出一个利用分布服务矩阵 路# i ( d s m r ) 的分布式算法，给出了具有可伸缩性的分布服务路由协议。文献 3 】分析了网络 的可靠性和可伸缩性，提出了基于二分图模型，具有附加特点的层次化网络一种概率算法， 该方法可在缩短测试长度的同时保证较高的错误覆盖，最后在s o c r a t e s 软件工具中实现所得 内蒙古人学硕士学位论文 的算法。文献【4 】分析了i b g p 的震动性，提出一个有效的算法检验i b g p 的稳定性，并能定位 震动的部分。经过多年的研究，一致性测试已经形成一套相对成熟的测试方法，但是由于一 致性测试的不完整性，说明的模糊性以及对可选项的不同选择，通过一致性测试的实现并不 能保证其可以互通和互操作，越来越多的研究工作开始关注于互操作性测试。 协议测试的特点之就是黑箱测试，这就使得协议说明对协议测试的生成具有重要的影 响，那么对协议说明的正确而完整的建模就是协议测试基础。文献 5 】介绍了一致性测试中对 通信协议说明的形式化的重要性，并且分析了完整说明，部分说明和具有不确定性的说明应 如何建模得到测试。由于f s m ( f i n i t es t a t em a c h i n e ) 模型的限制性，可以根据协议需要拓展 f s m ，引入新的状态变量和输入输出参数，即数据流。扩展说明规范的控制部分用完全的f s m 表示，而数据部分用变迁谓词和动作束表示。文献【6 认为令人信服的测试架构和测试符号的 缺失使得在现有的测试中对路由协议的重要特点考虑不够充分，那么文章通过增加端口参数 扩展f s m 为m p f s m ，提出集中并行、分布测试架构和一种r i p t s 测试脚本，最终实现了i p 路由信息测试器。文献【7 】为了描述更为一般的“一对多”的通信情形，提出一种对f s m 扩 展的通信多端i s l 有限状态机c m p f s m ，作者基于这种模型采用可达性分析生成集中式的互操 作性测试序列，并提出一个增强的测试生成算法以得到更高的错误覆盖度的测试集，再根据 分布式测试架构将所得的集中式的测试集分布到各个部件中，得到分布式同步测试序列。在 文献 8 中作者研究实时互操作性测试的测试表示，将被测系统构建的测试行为树转换成 t i m e d t t c n 3 ( 一种t t c n 3 的实时扩展) ，与实时t t c n 相比较，t i m e d t t c n 3 更适合描 述实时互操作性测试。文献 9 】提出了一个通讯多端e l 时i 日j 输入输出自动机c m p t i o a ，用于 对具有时间约束的协议建模，并提出了一种基于时间互操作性关系的测试生成方法，该方法 可对可执行预判决，生成参数化的测试行为树，在一定的程度上缓解了状态爆炸问题。文献 【l o 】对 7 ，9 】两种测试方法进行了实现，构造了测试系统的原型。文献 1 1 】提出了基于并发t t c n 操作语义的互操作测试系统的构造方法，并利用带标签的转换系统l t s 形式化定义了并发 t t c n 的操作语义，描述了基于这种语义的互操作性测试系统的测试执行和判决过程，但是 并没有给出测试集自动生成方法。 在协议互操作性测试生成过程中，文献 1 2 提出了一种基于单激励原则的协议控制部分 的互操作性测试生成方法，该方法利用单激励的原则消减了用可达性分析得到的状态空间， 降低了状态爆炸问题的可能性。文献 1 3 对该方法进行了扩展，提出了一种包含数据的完全 自动的互操作性测试生成方法，该方法首先利用协议的控制部分生成框架测试套( s k e l e t o nt e s t s u i t e ，s t s ) ，然后再根据协议的数据部分进行消息的参数化，选择适合的测试数据，将数据 o s p f v 3 协议的互探作性测试中不确定性问题和可选项影响的研究 部分和s t s 进行合并，最后生成可执行的测试序列。将数据部分和控制部分相结合是协议建 模的一个趋势，这样能够更准确地描述协议的特性。文献 1 4 ，1 5 】提出一种以监听的方式不干 扰网络运行的在线测试路由协议方法，提出了在线测试系统的设计目标和系统框架，实现了 原型系统对b g p 、o s p f 和r i p 的测试。文献【1 6 】概述近来所提出的互操作测试框架以及互操 作测试生成研究形势。 1 2 2 不确定性问题研究现状 不确定性问题一直是困扰协议测试的一大难题，文献 5 、1 7 2 9 1 都对不确定性问题进行了 深入的研究。文献【5 】分析产生不确定性有如下四个原因：( 1 ) 协议实体固有的不确定性；( 2 ) 协 议 兑明可选部分的不同实现；( 3 ) 内部活动；( 4 ) 并发性。由于互操作性测试在协议实现间具 有并发性，所以不确定性问题在互操作性测试中比在一致性测试更具有一般性，且具有不可 控制和不可观察的特性。对互操作性测试中的不确定性问题的研究具有很强的实际价值。 测试中不确定性问题困扰测试者多年，对此问题也进行了大量的研究工作。在文献 1 7 】 中作者在完整性说明的假设下，基于通信协议提出首先将n f s m 转化为迹等价的o n f s m ， 再利用状态识别集区分尾状念来确定i u t ( i m p l e m e n t a t i o nu n d e rt e s t ) 实现了哪个分支，从而扩 展了传统的w p 方法来判定实现是否与说明相一致。另一种方法就是在具有不确定性f s m 中 基于状态计数得到测试套，文献 1 9 】就是在具有不确定性的f s m 中利用这种方法得到定长的 测试序列，在一定程度上缩减了测试套的大小。而对于被测系统是确定的，但是存在实时的 不确定性，文献 2 0 】基于不确定随机有限状态机扩展了状态计数，提出可检测协议实现是否 与协议说明相一致的测试套生成方法。一般来说，协议说明往往是不确定的，而协议实现是 确定的，对于这样的情况，文献【2 1 】对判定协议实现是否与具有不确定性的协议说明一致， 提出了采用主动测试和被动测试判定确定的实现机是否是不确定的说明机的子机，否则判定 实现机实现错误。为了保证错误覆盖，以上的研究工作都需要完整性测试假设，但是文献 2 2 ， 2 3 1 提出了一种基于分离关系检测不确定的实现与不确定说明是否一致的测试套生成方法，这 种方法并不需要完整性测试假设并且可用于实现也是不确定的情况中，但是所获得测试套太 长从而延长了测试时间。文献 1 8 1 针对具有内部活动的系统，定义了内部不稳定块，采用集 合状态识别集的方法，利用基于u i o 序列或者d 序列的分解树得到系统中每个状态集合的识 别集来确定i u t 实现了哪个分支。在测试中引入概率变量，或者表示变迁发生的可能性，或 者评估测试能力，或者用来表示相关信息的可能性，可以更好的指导测试生成。为了节省时 间文献 2 4 就利用概率指导测试的执行，建立带概率的f s m ，产生覆盖树，最后得到优化的 4 内蒙古人学硕士学位论文 测试序列。在此基础上文献【2 5 对所得测试序列进一步优化，可在相对较短的时间里覆盖到 更多路径。文献 2 6 】提出在具有不确定性模型中假设每一个变迁以固定的概率执行时确定测 试序列重复执行的次数的方法，此方法可以保证测试质量，即错误模型通过测试的概率不大 于某个值，并分析了如何得到总的测试序列长度最小的测试套。但是如何确定一个变迁执行 的概率在实际应用中是棘手的问题。在文献 2 4 ，2 5 ，2 7 ，2 8 】中概率都用于表示变迁执行的可能 性，可以指导最可能的状态优先被测试，但是文献 2 7 是基于确定的f s m 来指导测试选择。 文献 2 8 中的概率有限状态机是利用概率作为度量，表示找到故障的可能性，作者提出一种 形式化的方法测试该系统，并能缩小找到i u t 中错误的可能性的上界值。文献 2 9 】为了在一 个大规模网络中验证网络协议的功能，在协议测试中引入协议仿真的方法，通过对大规模网 络行为的仿真，可以在更接近真实的环境下测试协议软件。在该测试系统中，利用概率表示 路由拓扑改变的概率。文献 3 0 】认为利用状态检测可将测试分为两个阶段，第一阶段是将状 态机引导到目标状态，第二阶段研究目标状态的属性，文章基于o n f s m 对第一阶段的方法 进行了拓展，首先利用转移树将被测系统引导到某个状念，提出可按最小平均权重或最小权 重长度优化转移树方法，再利用最小平均权重( 最小权重长度) 的可区分树来判定是否是目标 状态，但是区分树不一定存在，这一方法实施的可能性依赖于系统是t 目标的以及完整性说 明的假设。 1 2 3o s p f 研究现状 o s p f ( o p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t 开放式最短路径优先) 是最重要的内部网关协议( i n t e r i o r g a t e w a yp r o t o c o l ，i g p ) 之一，由i e t f ( t h ei n t e m e te n g i n e e r i n gt a s kf o r c e 互联网工程任务组) 开发的开放式、链路状态路由协议，用于在同一个自治域a s ( a u t o n o m o u ss y s t e m ) 中的路由器 之间发布路由信息，可用于大型、异构的i p 网络中。与距离矢量协议( r i p n g ) 相比较，o s p f 具有支持大型网络、路由收敛快、占用网络资源少等优点。最初的o s p f 规范体现在r f c l l 3 1 中。这个最初版本( o s p f 版本1 ) 很快被进行了重大改进的版本所代替，这个新版本体现在 r f c l 2 4 7 文档中。为了明确指出其在稳定性和功能性方面的实质性改进r f c1 2 4 7 称为o s p f 版本2 。此版本有许多更新文档，每一个更新都是对开放标准的精心改进。接下来的一些规 范出现在r f c l 5 8 3 、2 17 8 和2 3 2 8 中。o s p f 版本2 的最新版体现在r f c2 3 2 8 中。为了适应 下一代网络的需要，o s p f v 2 进行了适当的补充和修改，使之建立在i p v 6 上，称之为o s p f 版本3 ( o s p f v 3 ) 。目日玎已经有很多厂家研制出了支持i p v 6 的试验产品，包括o s p f v 3 的实现。 最早支持i p v 6 的文档是r f c 2 7 4 0 ，2 0 0 8 年7 月r f c 5 3 4 0 正式成为r f c 标准，是对r f c 2 7 4 0 0 s p f v 3 协议的互操作住测试中不确定性问题和可选项影响的研究 的最近更新。在r f c 5 3 4 0 中，更新内容主要是针对r f c 2 7 4 0 对一些协议特征( p r o t o c o l f e a t u r e ) ( 女h 多重接口、m o s p f 、n s s a 、l s a 、l s a 可选项和前缀可选项及i p v 6 本地站点地 址等) 描述不完善，不足以实现这些特征，而对这些特征做进步的描述，以便于实现这些特 征。r f c 5 3 4 0 描述的内容向后兼容r f c 2 7 4 0 描述的内容，保证基于r f c 2 7 4 0 的o s p f v 3 协 议实现与基于r f c 5 3 4 0 的o s p f v 3 协议实现理论上可以实现互操作。r f c 5 6 4 3 于2 0 0 9 年8 月发布成为标准，这是针对管理o s p f v 3 协议信息的说明。目前对o s p f v 3 协议的测试大都 集中在一致性测试，互操作性测试并不多，尤其对o s p f v 3 协议中可选项的互操作性测试更 是较少。 1 3 研究工作 本课题着重研究o s p f v 3 路由协议的互操作性测试，由于在过去的通信发展中，一致性测 试开展较早，国际标准组织主要关注协议一致性测试，取得了很多有价值的成果。上世纪木 国际标准化组织i s o 制订的国际标准i s o i e c9 6 4 6 ( i t u t x 2 9 0 系列) “o s i 协议一致性测试 的方法和框架”，描述了基于o s i 七层参考模型的协议测试过程、概念和方法。e t s i 组织也发 布了e t s ie t s3 0 04 0 6 “协议一致性测试规范”。但是随着互联网络的复杂化，仅仅通过一致性 测试已经不能满足今天网络规模的要求了。互操作性测试的研究也随着网络规模的扩大越来 越受到关注，但是目前互操作性测试还没有国际统一的标准，e t s i 、i t u - t 、i s o 等国际组织 以及中国都开展了相应的研究工作。对o s p f 协议的一致性测试也已经较为成熟，但是对互操 作性测试，还处于研究发展阶段。本课题主要从o s p f v 3 协议互操作性测试中不确定性问题研 究以及可选项对互操作性测试的影响两方面开展。分析互操作性测试的架构，以及对o s p f 协 议工作机制的研究。利用c p nt o o l s 对o s p f 协议建立p e t r i 网模型，根据模型分析不确定问题， 给出互操作性测试序列；分析o s p f v 3 的可选项，通过对可选项的设置，得出测试序列并实施， 观察可选项对互操作性测试的影响。 1 4 论文结构 本文共分七章：第一章主要介绍本课题的研究背景，研究现状，包括协议互操作性测试、 不确定性问题以及o s p f 协议的理论研究工作和发展情况。简要介绍了本课题的研究工作及 论文结构；第二章主要介绍了协议互操作性测试，包括协议测试的概述分类情况、互操作性 测试的架构和过程；第三章对o s p f v 3 做一个概述，主要是针对协议工作机制；第四章从形 6 内蒙古人学硕士学位论文 式化角度描述了o s p f v 3 协议工作的机制，简述形式化工具c p nt o o l s ，并利用c p nt o o l s 为 o s p f v 3 建立互操作性测试模型：第五章介绍o s p f v 3 互操作性测试中的不确定性问题，并给 出到达并验证目标状态的形式化方法，测试了o s p f v 3 中的不确定性问题并分析测试结果； 第六章分析o s p f v 3 协议的可选项，以可选项中的e - b i t 对协议间建立邻接关系的影响为例， 建立部分模型。提出基于数据选择生成测试路径的算法，生成测试序列，并分析测试结果； 第七章总结全文，并介绍下一步的研究工作。 7 o s p f v 3 协议的互操作性测试中不确定性问题和可选项影响的研究 第二章协议互操作性测试 2 i协议测试概述及分类 互联网以同新月异的速度发展着，今天的互联网络是一个多功能有效的为客户和服务商 传送重要数据的平台，这使得通信协议更加复杂化，通信协议是管理一个分布式计算机系统 中各个不同的组成部分间通信的规则，为了便于组织，将这些复杂的规则划分为协议层次结 构，例如我们熟知的o s i o q ( o p e ns y s t e mi n t e r c o n n e c t i o nr e f e r e n c em o d e l 开放式系统互连参考 模型) 。协议实现的质量直接决定了整个互联网络的稳定性和可靠性。协议测试逐渐得到了人 们的重视，成为研究热点。协议测试始于上世纪七十年代，主要是为了保证通信协议正确实 现以及确保不同的通信设备之间可以正确地互通互联。协议测试是在软件测试的基础上发展 起来的，主要黑盒测试方法，通过测试协议实现的外部可观察行为对其进行评估，因此协议 说明规范对协议测试具有很大的影响。 协议测试包括：单元测试，系统测试，回归测试等【3 2 1 。单元测试是在开发过程中要进行 的最低级别的测试活动，是在独立的单元将与程序的其他部分相隔离的情况下进行测试。系 统测试是将系统各个元素结合在一起，进行信息系统的各种组装测试和确认测试，其目 的是通过与说明规范相比较，发现实现与说明不符或有矛盾的地方，提高实现的可靠性。 一般系统测试又包括功能性测试和性能测试。功能性测试主要关注实现与说明的匹配程度， 包括一致性测试，互操作性测试。性能测试是对系统的各项指标进行评估，如健壮性测试， 压力测试，可靠性测试等。回归测试是为了验证修改的正确性及其影响进行的测试。在过去 2 0 年里，通信的国际标准组织主要关注协议一致性测试，已经取得了很多成果，9 0 年代国际 标准化组织i s o 制订的协议一致性测试标准i s o i e c9 6 4 6 ( i t u t x 2 9 0 系列) o s i 协议一致 性测试的方法和框架”，描述了基于o s i 七层参考模型的协议测试过程、概念和方法，主要是 针对实用自然语言描述协议的测试制定的，由七部分组成： ( 1 ) i s o i e c 9 6 4 6 1 ：协议一致性测试方法与框架基本原理； ( 2 ) i s o i e c 9 6 4 6 2 ：协议一致性测试方法与框架抽象测试套描述； ( 3 ) i s o i e c 9 6 4 6 3 ：协议一致性测试方法与框架树表结合表示法t t c n ； ( 4 ) i s 0 i e c 9 6 4 6 4 ：协议一致性测试方法与框架测试实现； ( 5 ) i s o i e c 9 6 4 6 5 ：协议一致性测试方法与框架实验室和客户的需求； 8 内蒙古人学硕七学位论文 ( 6 ) i s o i e c 9 6 4 6 6 ：协议一致性测试方法与框架轮廓测试规范； ( 7 ) i s o i e c 9 6 4 6 7 ：协议一致性测试方法与框架实现一致性声明。 i s o i e c 9 6 4 6 定义了一致性实现：“一个一致性的实现应满足静态一致性需求和动态一致 性需求，并与协议实现一致性声明( p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o nc o n f o r m a n c es t a t e m e n t s ，p i c s ) 中 所声明的功能相符合。” 一致性测试能够评测实现和说明规范的符合程度，即实现是不是实现了说明规范里的功 能，如果要保证设备互联互通，还需要进行互操作性测试。一致性测试和互操作测试是协议 测试的基础。 2 2 协议互操作性测试框架结构 测试框架结构( t e s ta r c h i t e c t u r e ) 是被测系统所处的测试环境。所有的测试活动都是在一定 的测试框架结构下进行的，互操作性测试框架结构也是互操作性测试方法研究的一个基本内 容。文献【3 3 根据测试系统对互操作的观察控制能力的不同，将互操作性测试框架结构归为 三类：可观察可控制如图2 1 ( a ) 所示；可观察如图2 1 ( b ) 所示；不可观察不可控制如图2 1 ( c ) 所示。 t e s t e r a i u t at e s t e r ci u tbt e s t e r b t tt s e i c ? p r o v j d e r i ( a ) t e s t e r ai u t am o n i t o ri u tbt e s t e r b t tt s e r v i c e ip r o v i d e r t e s t e r ai u t ai u tb t e s t e rb t十 、l s e r v i c ep r o v i d e r 图2 1 互操作性测试体系结构 f i g u r e2 1i n t e r o p e r a b i l i t yt e s ta r c h i t e c t u r e 文献 3 4 1 i 正n 基于单边系统互操作性测试与基于全局系统的互操作性测试能力是等价的， 其结论可用于指导互