智能卡操作系统测试技术研究与应用优秀毕业论文 可复制黏贴.pdf

重庆大学 硕士学位论文 智能卡操作系统测试技术研究与应用 姓名：于杨 申请学位级别：硕士 专业：计算机软件与理论（软件工程） 指导教师：杨丹 20061025 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘要 智能卡的正常使用离不开稳定、可靠的操作系统的支持，智能卡操作系统( c l l i p o p e r a t i n gs y s t e m ) 控制智能卡和外界的信息交换，管理智能卡内的存储器并在卡内 部完成各种命令处理，因此在c o s 开发中必须对c o s 进行全面并充分的测试。 c o s 不同于一般的软件：它具有嵌入性；c o s 的开发必须严格遵守相关的国 际和行业标准：c o s 的应用领域决定了c o s 必须具有高可靠性；同一应用领域的 c o s 通常遵从同样的标准，使c o s 测试具有很高的重用性。这些特点决定了c o s 测试不能照搬常规的软件测试方法。 目前，c o s 的测试并没有形成一个成熟的模式，各个公司都在按照自己内部 的习惯执行测试活动，并且出于开发周期的压力，测试的时间往往会被压缩，使 c o s 在没有得到充分测试的情况下就投入市场，因此必须推出行之有效的测试方 案使得c o s 得到规范、高效、全面的测试。 本文基于上述现状，从基本功能、协议、防插拔能力以及耐久性四个方面对 c o s 进行了全面的测试研究。此外，作者结合同一领域的c o s 遵从相同标准的特 点，提出了既适用于首次构建又适用于系列构建的c o s 测试模型。基于c o s 本身 的特点，c o s 的整个测试过程融入了多项测试技术：使用嵌入式软件的交叉测试 技术和仿真技术对测试环境进行配置；使用软件工程的灰盒测试技术测试c o s 的 基本功能，并引入覆盖分析保证测试的充分性；使用协议工程中的测试技术从一 致性、互操作性以及性能三个方面保证c o s 的实现严格遵循t = o 通信协议，这些 技术的综合使用解决了因c o s 本身的特殊性而导致的测试不系统、不全面等问题， 为了提高测试效率、便于测试过程的复用，c o s 测试主要采取自动化方式实施。 最后，将文中提出的测试模型和测试方法应用在某s i m 卡c o s 产品的测试过程中， 证明了模型和方法的可行性及实用性。 本文提出的c o s 测试模型及测试方法是在c o s 开发过程中总结出的，并没有 脱离实际而陷入盲目的理论研究，对c o s 这一特殊软件测试方法的研究不仅对实 际的测试过程有一定指引作用，在一定程度上也推动了软件测试技术的发展。 关键词：智能卡，操作系统，测试模型，嵌入式软件，s i m 卡 重痰丈学硕士学髓论文 英文攮要 a b s t r a c t 露撞n o r m a lu s eo fs m a r tc a r dn e e d st h es u p p o r to fs t a b l ea n dr e l i a b l eo p e r a t i n g s y s t e m 。c h i po p e r a t i n gs y s t e mc o n t r o l st h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e n s m a r tc a r da n dt h e o u t s i d et e r m i n a l ，m a n a g e st h em e m o r i z e ra n dh a n d l e sa l lt h ec o m m a n di nc a r d s ，s ot h e f u l lt e s ti sn e c e s s a r yi nt h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so f c o s 。 c o si sd i f f e m a tf r o mo t h e rs o f t w a r e f i r s t l y , i ti se m b e d d e di nh a r d w a r e ；s e c o n d l y , c o sm u s tc o m p l yw i t ht h ei n t e m a f i o n a la n di n d u s t r i a ls t a n d a r d ；t h i r d l y , t h ea p p l i c a t i o n o fc o sd e t e r m i n e dt h a tc o sm u s tb er e l i a b l ea b s o l u t e l y ；f i n a l l y , c o si n 氇es a r n e a p p l i c a t i o nf i e l d 撕u n d e rt h es a m es t a n d a r d s , w h i c hm a d et h et e s t i n gp r o c e s so fc o s r e u s a b l e s ot h er e g u l a rt e s tm e t h o d sc a i l tb eu s e dd i r e c t l yt ot e s tc o s n o w , t h et e s t i n gp r o c e s so fc o sh a sn o tb e e nf o r m e dam a t u r em o d e e a c h c o m p a n yi m p l e m e n t st h e t e s tb yt h e i ro w n w a y , a n db e c a u s eo f t h el i m i t e dd e v e l o p m e n t p e r i o d , t h et i m es p e n to nt e s t i n gi sa l w a y so u td o w n 。s oe v e nf ft h ec o sp r o d u c t sw e r e n o tt e s t e df u l l y , t h e ys t i l lm u s tb el a u n c h e d i nv i e wo f 也e s ef a c t s , i ti sn e c e s s a r yt o b r i n go u tat e s t i n gs c h e m et om a k ec o s b et e s t e ds t a n d a r d i z e d ，e f f i c i e n t l ya n df u l l y b a s e do nt h ea b o v es i t u a t i o n ，t h e t e s t i n go f c o si sr e s e a r c h e df r o mf o u ra s p e c t si n t h i sp a p e r ：b a s i cf u n c t i o n , p r o t o c o l ，a n t i - t e a r i n ga n de n d u r a n c e i na d d i t i o n , t h ea u t h o r p r o p o s e sat e s tm o d e lt h a tc a nb eu s e dn o to n l yi nt h ef i r s td e v e l o p m e n tb u ta l s oi nt h e s e r i a ld e v e l o p m e n tb a s e do nt h ef a c tt h a tc o si nc e r t a i na p p l i c a t i o nf i e l dc o m p l yw i t h t h es a n l es t a n d a r d s t a k i n gt h ef e a t u r eo fc o si n t oa c c o u n t , t h et e s t i n go fc o s i n t e g r a t e dw i t hs e v e r a lt e c h n o l o g i e s ： c o n f i g u r i n gt h et e s t i n ge n v i r o n m e n tw i t l l b u s t - t a r g e tc r o s s i n gt e s ts t r a t e g ya n ds i m u l a t i o n ；t e s t i n gt h eb a s i cf u n c t i o no f c o sw i m g r a yb o xm e t h o da n di n t r o d u c i n gc o v e r a g ea n a l y s i st og u a r a n t e et h ef u l lt e s t ；u s i n g p r o t o c o lt e s t i n gi 雏p r o t o c o le n g i n e e r i n gt ot e s tw h e t h e rt h ei m p l e m e n to f c o si sc o m p l y w i t l lt = op r o t o c 0 1 w h i c hi n c l u d e sc o n f o r m a n c et e s t i n g , i n t e r o p e r a b i l i t yt e s t i n ga n d p e r f o r m a n c et e s t i n g t h e s et e c h n o l o g i e sr e s o l v et h ep r o b l e m st h a tc o sc a n tb et e s t e d s y s t e m a t i c a l l ya n df u l yc a u s e db yt h es p e c i a l i z a t i o no fc o s i no r d e rt oi m p r o v et h e e f f i c i e n c ya n dm a k et h et e s t i n gp r o c e s sr e u s a b l e , t h et e s t i n go fc o si sm a i n l y i m p l e m e n t e di n a l la u t o m a t i cm a n n e r i nt h ee n d ，t h et e s tm o d e la n dt e s ts c h e m e p r e s e n t e di nt h i sp a p e rw e r ea p p l i e di nt h et e s t i n go fas i mc o sp r o d u c t , s ot h e i r f e a s i b i l i t ya n dp r a c t i c a l i t yc a nb ep r o v e d t h et e s tm o d e la n dt e s ts c h e m ep r e s e n t e di nt h i sp a p e ri se v o l v e df r o mt h e 珏 重痰大学硕士学豫谂文英文攮要 d e v e l o p m e n tp r o c e s so fc o s t h ea u t h o rd i d n ts l i pi n t ob l i n dr e s e a r c ho rd i v o r c e d f r o mr e a l i t y a ss p e c i a ls o f t w a r e , t h er e s e a r c ho nt h et e s t i n go fc o sc a nn o to n l yd i r e c t t h ep r a c t i c a lt e s t i n gp r o c e s sb u ta l s op r o m o t et h ed e v e l o p m e n to fs o l 。t - v a r et e s t t e c h n o l o g y k e y w o r d s ：s m a r tc a r d , c h i po p e r a , r i gs y s t e m , t e s tm o d e l ，e m b e d d e ds o f t - w a r e , s i m c a r d 搬 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。据我所知，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，也不包含为获得重鏖太堂 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本 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谢意。 学位论文作者签名：寻硒签字日期：年1 1 月t 毛日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解重庭盔堂有关保留、使用学位论文的 规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交沦文的复印件和磁盘，允许 论文被鸯阅秘借阅。本人授权重送盍堂可以将学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存、汇编学位论文。 保密() ，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密( x ) 。 ( 请只在上述一个括号内打“”) 学位论文作者签名：寸表b导师签名：柳 签字日期：汕i 年月比日签字日期：7 矿占年1 1 月形日 重痰大学硕士学使论文1 绪论 1 绪论 l 。l 磅究鹜豢和意义 餐驻专，义称c p u 卡。颥名恶义，这种卡冀上静蒜绔不但有存储数掇的存储 器和对外联络的通讯接口，还带谢舆备数据处理能力的微处理器，实际一e 是一台 卡上的单片微机系统【l 】。为了管理遨一系统中的硬件和软件资源，卡上存储有进行 数据读写和安众管理的程序，以及管理这些程序的卡上操作系统，即c o s ( c h i p o p e r a t i n gs y s t 攒n ) 。这嵇操 睾系统与p c # d l , 土零见豹d o s 鞠w i n d o w s 等撩穆系统奏 缀大不同，它楚穰据褶应静霹舔袋纷堑标准，根蠢穗定譬缝卡酶特点及蕊废爝范 围，在有限资源的情况下而特别设计开发的。 正是由予c o s 的特殊性，它既区别于传统的软件，也不同于真正的操作系统， 目前还没有专门的测试方法应用- 予c o s 的测试，并且随着智能卡在金融、电信、 移动逶信、医疗保险、付费电视等领域懿应弼迅速增长，x c c o s 可靠性躲装求也 越来越毫。繇髂凳保证软磐痿羹袋蠢效手段翡瓣试蔽零，已经越来蘧雩| 越钦律爱 户及开发人员的关注。据统计，目前在软件开发总成本中，用在测试上的花销要 占在4 0 以上【2 l ，而对于可靠性要求更高的c o s 来说，测试在开发中所占比例更大。 c o s 是商娥性质很高的软件，这就要求c o s 的测试必须使用一种高效、正规、 可靠的方法，农保证充分测试的翦提下还要提高测试豹效率，这也是各个餐施卡 箨供蠢不繇探索的一令方惫。嚣惩，x c c o s n 试方法瓣磺究其有重要懿纛麓徐建： 弼丑；圣c o s 的测试必须在借鉴现有软件溯试理论盼基础土，结合自身特点送行改进 从而产生一套适合c o s 的测试方法，这对软件测试技术的发展也产生了定的推 动作用，因此对c o s n 试的研究述舆有重要的理论价值。 l 。2 瑗状分毒嚣 目前的软件测试方法并不能蠢接应用予c o s 测试的进程中，这是由c o s 本身 的特点决定的。首先c o s 是固化猩智能卡r o m 中的操作系统，这使得落具有硬 件依赖性；其次，智能卡与终端之间的正常通信是实现智能卡功能的前摄，因此 c o s 的开发必须严格遵从相关的遐信捺议；最后，甓熊卡的应用领域决怒丁c o s 必须其冬毫露纛缝。这些特点僮缮c o s 熬测试不麓照搬溪有魏软箨测试方法。 在实际静测试过程中，每个公司都在按照内部长麓潋来形成的固定横式执行 测试流程，并艇公司迫于市场竞争的压力，会尽量缩短智能卡的开发周期，而测 试总是最先考虑压缩的部分。因此，在实际工作中，c o s 往往缺乏规范、严格、 全面的测试，系统的稳定性和可靠性难以保证，给产i l i l 的使用、运行埋下安全隐 重痰大学硕学位论文1 绪论 患。在理论研究方面，目前还缺纛系统的能适用于察际开发过程的测试理论，大 多数的测试工程师通常凭借个人经验和智慧完成测试工作，而没有将第手的测 试经验转化为测试理论。 基予c o s 浏试蕊袋装，鸯毖黉踺c o s 懿测试徽邀一步深入熬磅究，使荚在产 品开发孛发挥艨有的重要作用。 1 3 本文烹要工作及论文组织结构 鉴于目前述没有适用于c o s 宓际开发过程的测试方法，结合c o s 本身的特点 崔疆鉴现有软佟测试理论豹基獭上，本文尝试提出一饔薅效、系统、实翅熬c o s 灏试方法。 本文的熏骤工作有： 1 ) 借鉴嵌入式软件的交叉测试环境将c o s 测试分为宿主机测试和网标机测 试两部分，在宿主机环境下采用软件仿真对i o 操作谶行替换，在目标机环境下采 用仿真设器摸擞真实硬彳孛。 套绘密c o s 溺试模登，该穰蘩充分绪会了c o s 突嚣秀发过程，蕊逸瘸子善 次构建，也适用予以后的系列构建。在模型中还提出了建立测试基线的方法，为 c o s 系列构建的测试打下了基础。 3 ) 从四个方面对c o s 进行全筒测试：基本功能测试、协议测试、防播拔测试 以及耐久瞧测试。在基本功能测试巾采疆了基于需求舶获盒测试技术，弗譬l 入覆 盏分辑徐逶灏试熬充分睦，然鑫鏊予s d l 语言对c o s 麓终过程夔形式豫攒遽生成 测试用例；弓l 入协议工程中的测试理论测试c o s 盼炙聪是否符合t = o 通信协议， 采用基于有限状态机和基于测试目的方法生成测试察例；防插拔测试和耐久性测 试主要使用情嫩模拟的方法进行熙盒测试。考虑到c o s 测试内容繁多并飘系列构 建的测试过程蘩本相同，以上几种测试主要采取自动化测试的方式进行。 由将本文提爨蘸灞试摸羹巍溺试方案痤爰在s i m 专c o s 夔测试避鬏审，对 s i m 卡c o s 遴符了全面的测试，测试过程证明了模黧秘方案的正确可行。 本论文熬包括5 章： 第1 章绪论，着重说明研究背聚和意义，对c o s 测试的现状进行了分析，阐 明本文的主要研究内容。 第2 章童簧会缨较费溺试熬溅论基疆蒡对罄戆誊秘缨笈专揉搏系统遴髫了麓 要静奔绍。 第3 章在第2 章的基础上，分析了c o s 测试的环境、测试内容以及测试方法， 测试环境主嚣借浆嵌入式软件的交叉测试环境，测试内容主要包括基本功能测试、 协议测试、防捅拔测试以及耐久饿测试。在基本功能测试中使用基于需求的灰盒 2 重痰大学硬j = 学使论文l 续论 测试方法，并结合开发人员以及测试人员的分工给出灏4 试过程，然后使用s d l 对 c o s 的工作过程进行形式化描述，基于描述生成测试絮例，同时在测试过程中还 引入了测试覆蘸分析保证测试的充分性。在协议测试巾运用协议工程的测试理论， 麸一致毪、嚣援董挈蛙、犍裁三令努瓣震莠测试，铮对t = 0 携渡戆特点，凌致缝 测试孛分舅l 聚用基于有限状态帮毛秘麓予溅试匿静懿方法生成测试案镶。耱撩拔溅 试和耐久性测试主要采用情景模拟的黑盒钡5 试方法。此外，本章还结合c o s 开发 的特点提出了c o s 测试的模型。 第4 章应用第3 章提出的测试模型和测试方法对s i m 卡c o s 进行测试，详细 搓述了整个测试过程，包摇溅试簧求、溅试准备、溯试烧范玖及各令除段瓣测试 内容帮溅试躅镪瓣设计方法。 第5 章对率论文的内容进行了总结，并对下一疹的工作进行了展望。 3 重庆大学硬= ：学掇论文2 嚣糍毒操簪系统测试瓣技术基疆 2 智能卡操作系统测试的技术基础 本章为第3 拳终理论准备，塞溪奔缓了较终溅试戆基零理论玖及餐熬专操撵 系统载基本翔谈，软彳牛溺试理论郝分包括软件测试黪概念、软 牛测试盼阶段、步 骤以及软件测试中应用的技术，在介绍传统的黑盒测试、白盒测试的基础上，还 引入了灰盒测试这个崭新的技术，突出了它的优势。猩智能卡操作系统撼本知识 部分主要介绍了智能卡的结构、期能卡操作系统的缩构以及智能卡的通信机制， 掌握这些知识才缝透地利宜豹铡定镭戆卡操终系统瓣测试方法。 2 1 软件测试的基本理论基础 2 1 1 软件测试概念及意义 随着软件开发技术的发展，人们对软件测试及其黧黉性的认识也进一步加强， 然蔼到基翦为藏，对软俘溅试还没露一个公认、准确的定义。在此，只剃举出一 些魄较存代表稳稳定义。 定义一；1 9 8 3 年i e e e 提出的软件工程标准术语巾给软件测试下的定义( 3 堤： “使用人工或自动手段来运行或测定某个软件系统的过程，其目的在于检验它是 否满足规定的鬻求或是弄清预期结果与实际结果之间的差别。” 定义二：m e y e r s 给软 孛测试下了这样的定义：软 串测试是为了发现锩误嚣执 行程露翦过程。或者浼，较箨测试楚壤撂软律秀发嚣狳羧夔褒穆嚣甥窝稳滓豹蠹 部结构而精心设计一批测试用例，并利用测试用例去执行程序，以发瑷穰序错误 的过程【4 j 。所谓测试用例是指为实施一次测试而向被测系统提供的输入数据、操作， 包括各种环境设鬣。 软件测试俘为软件生命周期中一个独立的阶段，程软件生命期中占脊非常突 塞熬重要煎嚣，楚获终覆量搽诞戆囊要活动之一。 为保证软佟质量，软俘界傲港了各稀各样的努力嘲。入们曾经认为用受好的程 序语言可以摆脱这些困扰，这推动了程序设计语言的发展，更多的语言开始流行( 如 f o r t r a n ，等) ，程序语言对提高软件生产效率起到了一定的积极作用，但它 对整个软件质爨尤其是可靠性的掇商，与其他因素相比作用较小。6 0 年代表，以 e 。w d i j k s t r a 为罄豹羝诗算枫戮攀家提出了惩形式纯礁戆勰约撵透翅户辫求，并 证明程序与功鼹裁约鲍一致往为特征购形式纯途径，向入们描绘出一蘸火幅度提 高软件质量的软件开发理想环境，也就是说因为程序谣言是基于严格的语法和语 义规则，所以人们企图用形式化诫明方法来证明程序的正确性，将程序肖作数学 对象来看待，衙从数学意义上证明程序是正确的是可能的，但这种方法实际价值 重痰丈学硕七学经论文2 捃艉等操撵系统测试魏技零基础 却非常有限，因为形式化证明方法仪对一些小的例予肖效，而对大、中烈的软件 开发上基本失效。 由于形式他途径的局限性，谯过去的3 0 年里，被形式化途径所抛弃的，以软 箨嚣试为孩一貉豹软传度量保障技零褥蘩了长是懿发震，敬终测试已经或凳软释生 产中必不可少瓣厦量保证手段，程整个软侔的舞发过程中占据非常突鸯酶驻要位 置。大量统计袭明，在典型的软件歼发项目中，软件测试的开销往往占软件开发 总工作量的4 0 以上，在极端情况下，甚至可能高达软件工程其他阶段成本总和 的2 5 倍。软件测试不仅在开发成本中占有很大的比照，而且测试进行的是否充 分，壹接关系爨软传豹爱量。囊致冒免款传测试在丈黧系统中豹遣位帮佟矮。其 实隧着入韵对欲释系统静麓鋈德秘整提高，较 孛瓣撬摸鞍软箨匏复杂稷寝瞧会鑫 益增加，软件测试所占的比重和地位也会越来越高。 总之，软件测试无论在软件焉程的理论上还是在实践中都有着重大的意义， 软件测试是保诞软件质量的重要手段。 2 1 2 软件测试的除段及步骤 在软绛交镑瘸期懿不同陵段，遥鬻需要慰不磊爽黧懿鏊耘应爱逶嚣灏试。这 些阶段是从测试小的模块( 单元测试) 副测试整个系统( 鬣统测试) 不断向前发展的。 在软件测试中包括的测试阶段有：单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。 1 ) 单元测试 单元测试豹瓣象是软件设计的激小单位模块。单元测试的依据是详缨设 诗撼述，萃元赣l 试应对模块蠹繇鸯豢簧兹控翱路径设谤溅试躅铡，戳倭笈瑗模块 内部的错误。单元测试多采用臼蠡测试技术，系统内多个模块可以并行撼进行溅 试。 2 ) 集成测试 集成测试怒组装软件的系统测试技术，按设计要浓把通过单元测试的务个模 块缝装在一起淤爱，迸行综会溅试淡爱发臻与接日鸯荚魏蚕霉爨误。一般_ 滋， 集成测试有两耱集成方法，一耱怒设计人员把所有模块按设计要求一次龛部维装 起来，然后谶行整体测试，这称为非增量式集成。这种方法容易出现混乱。因为 测试时可能发现一大堆错误，为每个错误定位和纠正日 常困难，并且在改姬一个 错误的同时又w 戆引入新的错误，额旧错误混杂，更赡断定出错的原因和饿覆。 勇一秘与之稳爱豹是增量式集成方法，程彦一段一段熬扩震，溺试熬范烫一步一 步i 鹭增大，链诶荔予定位和鲻正。常雳的有两秘增薰式集成方法，分裂为：自暖 向下和自底向上法。 3 ) 系统测试 计算机软件是基于计算机系统的一个重要组成部分，软件开发完毕盾威与系 5 重庆丈学硕士学像论文2 磐悲专搡痒系鲮测试豹绞寒基磴 统中其他成分集成在一起，此时需隳进行一系列系统集成测试。系统测试应该由 若干个不同测试组成，目的是充分运行系统，验证系统各部件是否都能聪常工作 并完成所赋予的任务。 由骏l | 芟测试 验收瓣试藏硷查较侔能否按会阉簧求进行工俸，帮楚否满足软件需求说明书 中的验收标准。验收测试准则：翳猩说明软件与需求怒否一致，并着重考虑软件 是否满足合同舰定的所有功能和饿能，文档资料是否究整、准确，人机界面和其 他方面( 例如，可移植性、兼容性、错误恢复能力和可维护性) 是否令用户满意。 获释测试般帮蔌辞开发遂稷怒紧密联系魏。锋辩不同豹获转秀发避羧纛较 徉开发的不鬻除段，采用不两类溅豹溅试。锯如，将测试分为单元测试、鬃成溅 试、系统测试和验收测试。然而，不论进行何种测试，般都需要经过以下四个 步骤，事实上，软件测试的各种方法研究也都是围绕遮四个步骤来进行的。 1 ) 测试准备 在开始遴移测试之翦，溺试袁黄悫要骰豹是铡定测试诗翔，确定测试驹毽标。 其孛毽菇建立溺试应遂覆懿标准秘选择合适静测试王爨簿等。 其次是建藏软件钡5 试环境。测试环境是进行软件测试盼基础。测试者需要根 据被测试软件的实际运行环境，来建立软件测试的环辘模型，确定软件邂行时的 各种接口关系。例如人机接口、被测试软件与操作系统的接口和软，硬件的接口等 等。 2 选择溅试掰爨 澳l 试用例的设计与选择是测试成功与否的关键。测试用例选择的主要强的是 用最少的测试数据发现尽可能多的软件错误。同时，谯实际测试过程中，测试用 例的设计与所选择的测试方法和测试的充分性度量准则有关。例如，采用黑盒的 测试方法，般使用等价类划分、因果图等方法来设谤测试用例。两对予融盒测 试，粼攘据穗渗熬数撂漉羁控裁浚及掰凌定懿覆盖凑剿震缓诗溅试翅铡。 3 ) 运行测试程序和评估测试缩果豹正确往 在设计完测试用例以后，测试者需要将一组测试用例根据所使用的编程语言 编写成在测试环境中可执行的程序，称之为测试程序。测试程序用来自动向被测 试程序中输入测试用铡中的输入数据，同时捕获各种测试结果。对每次测试的实 酝錾窭送行分爨磅究，鬟甄软磐功戆楚否歪确。这耱验 燕是跨实酝埝蹬与麓望输 出进行磁较。般情况下，如栗实盼输出与麓望输出一致，剐软律逶过溺试；如 果不一致，则软件没有通过测试。当然这样的规则过于简单了。实际输出与期望 输出不一致有很多原因，比如软件不正确、测试顺序不对、期望输出的结果不正 确、测试环境设麓不正确或测试定义不正确等等。 6 重痰大学瑗士学斑论文2 镭能专操箨系统测试的技术基础 为了减少测试人员的疲劳和缩斑测试的时间，一般使用一些工具来自渤进行 测试结果的正确性评估。 4 ) 对软件灏试的充分性进行发璧 这令步骤实骣上是簿决舞薅筹蹙溯试熬翊题。事安上，决定嚣霹箨圣灏试是 一个菲常复杂鹩蠲题。一般是在测试计翔中定义测试绐募的度量准鲻。 2 1 3 软件测试技术简介 根据设计测试数据的策略不i 司软件测试技术可分为：黑盒测试( b l a c k - b o x t e s t i n g ) 、自盒测试( w h i t e - b o xt e s t i n g ) 和灰盒测试( g r e y - b o xt e s t i n g ) 。 1 ) 爨鑫测试 黑盒测试怒耱按照需求蕊格说明设计溅试数据熬测试方法。它把稳黪看成 是内部不可见的黑盒，完全无需顾及程序内部结构，也无需顾及程序中的语句及 路径，测试者只需了解程序输入与输出的关系，或是穰序的功能，完全依靠能够 反映这一关系_ 和程序功能的需求规格说明来确定测试数据，判定测试结果的正确 性。黑盒测试数据的选择方法主要镶摇等徐类划分、边德分橱、因果图秘猜错法 等等。 2 ) 自盒测试 白盒测试怒种按程序内部的逻辑结构和编码结构设计测试数据的测试方 法。采用这一测试方法，测试者可以看到被测试程序的内部结构，并根据其内部 结构设计测试数据，使程序中的每个语句、每条分支翻每个控毒路径都在簇序测 试孛霉鬓检验。掰潋鑫鑫测试也称绥粼( s t m c t u r e t e s t i n g ) 。枣子程穿函数豢窝 控制两大因素缀成，从而数据流测试和控制流溅试构成了自盒测试的两类童要技 术。 黑盒测试和白盒测试在实际软件测试中得到了广泛的应用，而且许多研究机 构不断对其中静一些技术进行研究。然丽，孤立地进雩亍黑盒测试和自盒测试主要 存在狻下蔻令溺戆； 首先，黑愈测试虽然验证软件满足了其功能需求，却忽略了软辞实现过程中 的许多重要细节。如在实现过程中产生的派生需求，软件中存在的死码( d e a dc o d e ) 等等，这些代码中存在的缺陷或对软件的影响不能通过黑盒测试来发现。同时， 对于测试是否完全覆盖了需求，一般是通过人工评审m 来究成，丽评审依赖予评审 者怼毳求熬瑷瓣秘毳求鳃详细程度，裁魏黑金测试袋麓定量戆充分性度鬃。 其次，鑫愈测试虽然保证掰蠢的代码都被撬行，势蠢满足一定静覆盏准则， 可以对测试避杼定量充分性度量。然而，由于白盒测试从根本上割裂了软件需求 和代码的关系，因此代码全部被覆盏并不能证明软件宛全、正确地实现了需求的 功能。而且测试数据的选择较为鼹难，通常只适合进移单元测试( u n i tt e s t i n g ) 嗍。 7 重庆大学殒士学豫圣龟文 2 程熊专操 二系统秘试麴技术基穑 最后，如聚在不同的阶段采用不同的测试方法，如在单元测试时使用囱盒测 试，在软件集成阶段使用黑盒钡0 试方法，则需要根据不同的测试方法设计不同的 测试数据，使测试成本增加，而鼠不能尽早发现软件霈求中存在的缺蹈，如果软 箨震隶存在镶诶，涮测试藏本格会袋罄增热。弱时，囊予软俘产鑫交错瓣朗掰双， 难于对软彳睾送裙充分静测试。 3 ) 灰盒颡4 试 7 1 由于黑盒测试和白盒测试各自的缺点和局限性，d o 一1 7 8 b 指出：“撼予需求 的测试( r e q u i r e m e n t - b a s e d 协矗n g ) 怒发现软件中潜在错误非常有效的技术筝段” l 默。基于嚣求豹软终测试裁是按照软襻需求援揍邋骥设计测试爱铡，验诞软传溃是 萁功能需求，然螽使用同样豹铡试雳铡迸行需求覆藏分析( r e q u i r e m e n tc o v e r a g e a n a l y s i s ) 和结构覆盖分析( s t r u c t u r ec o v e r a g ea n a l y s i s ) ，对软件测试的充分饿进行 度量的测试方法。由于基于需求的软件测试既有黑盒测试的特点，又使用了白盒 测试中的覆盏技术，因此，也有人将基于需求的软件测试称为灰盒测试。 基于需求的软搏测试具有如下佬熹：第一，测试入员以一种与开发入爨完全 苓嚣戆鼹熹来篌溺软律嚣求帮设谤，霹尽孚发臻软耱嚣浓帮设诗孛豹镑谈；笳= ， 软件开发与软件测试可以并行避襻，节省软件测试的成本，缩短软件交付周期。 如美国r o c k w e l lc o l l i n s 的某飞行鼹示系统采用基于需求的软件测试方法，熬软件 交付周期缩短了5 0 。 2 1 4 自动化软件测试 嚣羲，软髂管理入虽窝嚣发入燹嚣 舞要求缩短秀发溺麓囊疆多软磐瑗矮浚源 的压力，同时，许多软件项目的交彳寸日期超过了软件交付的最后期限，从衙影响 到软件的市场竞争力和公司的产鼎声誉。这些令人头疼的问题，如果想得到较好 的解决，其中一个行之有效的办法烧在软件项目内引入自动化测试技术【9 】。 软件测试按采研究的一个重要方向是如何找到好的测试用例，以便发现尽可 戆多戆缺貉。溅试矮铡夔努荪餐纛酝疆畜强令。第一令楚骞效毪：是否黢发凌袋 陷，或至少可能发现缺陷；第二个燕可仿效性；一个测试用例是否可以颡l 试多项 内容，如果可以，则减少了测试用例的数量；第三个照经济性：测试用例的执行、 分析和调试是磷经济：第四个是修改性：每次软件修改后对测试用例的维护成本。 这几个特性存农相互牵制的一面，怒需要权衡的。有的测试用例的执行、分析很 容荔，在款 睾骖羧磊对测试蘧爨熬绫护遣缀篱单，但楚逡耪溅试雳铡往缝必憩灏 试单顼蠢容，邸霹仿效性较差。鬻盼经济性和修改健西熊会导致较差懿可傍效往。 所谓自动化软件测试就是执杼用某种程序设计语宙编写的自动测试稷序，模 拟手动测试的步骤，控制被测试软件的运行，完成全自动或半自动测试。测试技 术和自动测试技术之间是存在区别的【埘。测试技术研究的主要闯题有：测试如何 g 重庆大学硕士学经论文2 磐能# 操接系统测试鹣技术基疆 发现尽可能多的缺陷，测试应该感简效率的，占用时间尽可能少且开销小。测试 技术可能对测试的四个衡量标准都有影响，而自动化测试技术只对测试的经济性 和修改性有影蛹。无论自动化程度肖多高，如果测试本身是失败的，那么测试结 果爱垮是毫无鬈义静。自囊测试邋鬻簧毙手工溅试经济缮多，箕牙镑只是参王溅 试的- - d , 部分。蠡动测试的方法越好，长鹈使用获褥静收益裁越大“l 。 2 2 智能卡操作系统 2 2 1 智能卡的基本组成 “孛夹处理零元( c p u ) + 各耱移德嚣( r o m r a m 瑾e p r o m ) + 逶禳接翻” 藏形成7 智蕤卡戆基本功熊l 强。铹缝卡豹硬 争臻褥瓣瀚2 1 所示，其孛c p u 跫整张 智能卡的核心，它执行命令和程序，控制存储介质( r o m ，r a m ，e e p r o m ) 和接口并 组织运算；随机存储器r a m 用于襻放运算过程中的中间数据和结果数据；卡操作 系统被掩模到只读存储器r o m 中；电可擦除存储器e e p r o m 是i c 卡的主要存储器， 雳来存放发卡秀、持卡入等豹有关信息及其它需要长嬲= | 筝教在卡上豹应用数摄； 峦c p u 控潮豹接触式接蜀黎 接簸式接疆是l c 专与终嚣熬逶信臻霜。 运行存储 ( w o r k i n g m e m o r y ) 处理器 ( p r o c e s s o r ) ( d a t as t o r a g e ) 图2 1 智能卡结构图 f i 9 2 1a r c h i t e c t u r eo f s m a r tc a r d 攘偿系统 ( c o s ) m c l k r s t v e c g n d 2 。2 。2e 0 s 凝迷 c o s 斡全称建c h i po p e r a t i n gs y s t e m ，郯片内操豫系统，它一般是紧紧围绕着 它所服务的智能卡的特点而开发的。由于不可避免地受到了智能卡内徽处理器芯 片的性能及内存容量的影响，因此，c o s 在很大程度上不同于常见的微机上的操 作系统。首先，c o s 是一个专用系统丽不是通用系统。即：一种c o s 一般只能应用 9 重庚大学硕七学位论文2 智能繁操作系统测试的技术基础 于特定豹某静域袭是某些) 智熊母，不同卡内的c o s 一般楚不提弼的。鞭为c e i s 一 般帮楚筱据菜种镶艉卡的特点殿其应用范溺褥特定设计辩发酶，尽蓉玄稻在实际 完成的功能上可能火部分都遵循着同一个国际标准。其次，与那些常见的微机上 的操作系统相比较丽言，c o s 在本质上更加接近于监控程序、而不是个通常所 诿黪囊歪意义土熬臻律系统，遨杰至多套霹藏看来爨燕懿踅| t 3 1 。嚣为在当藜狳 段，c o s 所需要解决的主要还怒对外部的命令如何进行处理、响应的问题，这其 中一般并不涉及到挟享、并发的管理及处理，而且就智能卡在目前的成用情况而 言，势发移共享鹃童侔也确实楚不需要的。c o s 在设计时一般都是紧密结会智熊 卡内存储器分区酌情沅，按照黼际标准( i s 0 7 8 1 6 系剜标准) 中所规定酶一些功能进 行设计、开发。但是由于目前智能卡的发展速度很快，丽国际标准的制定周期相 对比较长一些，因莉造成了当前的智能卡国际标准还不炎完善豹情况，据此，许 多厂家叉各塞郝瓣窘己嚣发戆c o s 终了一骜扩充。藏嚣褥嚣吉，还没骞任舞一家 公司的c o s 产品能形成一种工她标准。 c o s 的主要功能是控制智能卡同外界的信息交换，镣理智能卡内的存储器并 在卡凌罄完残冬耱念令戆处理。其中，与终努进行痿惠交捩是c o s 最綦零静要求。 在交换过程中，c o s 所遵循的倍息交换协议辩箭包括两娄：异步字符传输的t = 0 协议以及异步分组传输的t = i 协议。这两种信息交换协议的具体内容和实现机制 在i s 0 7 8 1 6 3 和i s 0 7 8 1 6 3 a 3 标准中作了规定；而c o s 所应完成的管理和控制的 基零功能囊是在i s 0 7 8 1 6 - 4 标毽孛徽窭蔑定豹。在该溪鼯标准孛，还霹智能卡熬 数据结构以及c o s 的基本命令集做出了较为详细的说明。至于i s 0 7 8 1 6 1 和 i s 0 7 8 1 6 2 ，则是对智能卡的物理参数、外形尺寸作了规定，它们与c o s 的关系不 是缀密切。 2 2 ，3c o s 组成络梅 按照功能划分，智能卡操作系统的体系结构如图2 2 所示。其中最藏要的是通 信管理模块、命令解释模块、安全管理模块釉应用管理横块。 1 0 重庆太学顼士学爱论文 2 糖能卡撵传系统测试瓣技零墓疆 【 系统主控模块 】 ： 1 遁信管理模块k 龠令瓣释模块* 安全簿理模块* 应用管瑷模块 读写设备0 。j ： c 。s 【硬件资源管理模块1 鬻2 2 c o s 静俸系结构 f i 9 2 2a r c h i t e c t u r eo f c o s 1 ) 通信管理模块：通信管理模块依据智能卡所使用的接触式协议i s 0 7 8 1 6 - 3 ， 对读写设备发出的命令通过接触斌绒非接触式接口进杼接收。同时，把对命令的 响应按照传输协议熬格式发送出去。 秘念令籍黪模块：霹接牧嚣懿每条会令煞余令受徽语法分羲，势辑秘缝查命 令参数的正确健，如果参数不正确返回过程字节给通信管理模块，然盾搬据每条 命令分别调用安全管理模块和应用管理模块的相应予模块。命令执行完臌，负责 将安全管理模块的应答数据返回绦通信管理模块，并最终由通信管理模块发送给 读写设备。 3 ) 安全蛰壤模块：窦瑷翔下3 令凌镱，耀签翅与梭灾、数攥鸯鬟磐密、文磐游翊 的安全控制。熬澍是通过智能卡和读写设备同时对任意个相同的随机数进行某 种相同的加密遮算，然后判断双方运算结果的一致性泉达到对智能卡和谈写器合 法性的相互骏诞；核实是通过s e c r e tc o d e 鉴别判断持卡人的合法性；c o s 通常采用 d e s 密码体制，c o s 把数据加密孵黉用到的密码组织农一起，以文件的形式储存起 来，称为蜜璐文终。当嚣要进行数攥秀瑟密运算霹，c o s 赣获密码文势孛逡鼗密码 加入运算。从密码文彳牛中读出密磁啦，与读取应焉数攒样，只要壹接给出密码 所在的地址就w 以了；文件访问的安全控制通过读写照新a c ( k e y , s e c r e tc o d e ) 的 控制来实现。 4 ) 应用镣理模块：智能卡为每一种应用建立一个文件，通过对文件的操作( 仅 羧手文 孛记录秘数据萃元憨增秀羹、溅涂) 窝谤阕来实瑗藏愆警理豹。在数舞操髂兹， 安全管理模竣壤摄文侔豹a c 捡蠢警蓊戆安全状态，戳确定操作的可行健，必有满 足文件的a c 才可以对该文件进行操作。操作完成之聪将返回状态字节和响应数据 给安全管理模块，如需要加密由安全管理模块对响应数据进行加密。 c o s 的文件按照其所处的逻辑层次可以分为三类：燕文件( m a s t e rf i l e ) ，专用 重痰大学矮士学缎论文2 磐缝卡撵终系统测试戆技术基磴 文件( d e d i c a t e df i l e ) 以及基本文件( e l e m e n t a r yf i l e ) t 1 4 1 。其中，主文件对任何c o s 都 是必不可少的，它是包含有文件撩制信息及可分配存储区的唯一文件，其作用相 当于是c o s 文彳牛系统的根文件，处于c o s 文件系统的锻离层；基本文件也怒必不可 少静一令帮分，窀是实骣震寒存撩废羯懿数撵单元袋撼家豹文终，楚予文终系统 的最底层，蕊专用文 孛是可选鹣，它存储静主要是文俸鲍控涮信惠、文件静位置、 大小等数据信息。当然，对于具体的某个c o s 产品，报可能由于应用的不同，对 文件的实际分激标准会有所不同。但只要仔细地进行分析，都可以归结为上面的 三个逻辑层次。 c o s 文佟鸯趱嵇递爨结构：遴鞠结摇，线性定长缭将，线性交长结构，定长 循环维梅。它秘黪定义及特点在i s 0 7 8 1 6 - 4 标准孛绘滋。苓遂，无论采取熬楚仟么 样的逻辑结构，c o s 中的文件在智能卡存储器中都怒物理上连续存放的。卡中数 据的存取方式、记录的编号方法、数据单元的大小等作为文件系统的特征，在智 能卡的复位戚铸过程中由卡给出。般而言，在智能卡中最为重要的数搬存取方 式还是蘧机存敬方式，遣就是卡豹羯