（计算机应用技术专业论文）移动ipv6协议一致性测试设计与实现.pdf

北京邮电大学硕士论文 摘要 移动i p v 6 协议一致性测试与实现 摘要 i n t e r n e t 的飞速发展和移动计算机日益广泛的应用 推动了对移动 计算机无线接入的研究 同时广大i n t e m e t 用户对随时在线的要求日益 增强也极大地促进了对移动i p 的研究 移动i p 允许移动节点在不重 新启动和不中断任何正在进行的因特网通信的情况下同时能够移动自 己的位置 当今移动性已经成了互联网网络革新的关键驱动力 高速的带宽 和移动世界为用户提供了新的网络服务 无处不在的无线网络给人们 提供了新的工作方式和生活方式 同时i p v 6 作为下一代的i n t e r n e t 互 连协议 必须考虑到对移动通信方面的支持 因此 移动i p v 6 被引入了 i p v 6 的协议之中 并且成为其重要的一部分 移动节点是移动i p v 6 技 术的重要组成部分 是移动i p v 6 协议中能 动 的那一部分 其他的 设备都是为移动节点提供支持和保障 协议测试是用来保证协议实现的正确性和有效性的重要手段 协 议一致性测试关注被测协议实现与协议文本要求的一致性 是协议测 试的基础 尽管移动i p v 6 在2 0 0 4 年就已经达到r f c 标准 但它仍然 是一个不很成熟的协议仍需要进一步发展 目前国际很多的公司或研究机构如h e l s i n k iu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g y m i c r o s o f t k a m e 等相应研发了很多基于m i p v 6d r a f t 2 4 或者r f c 3 7 7 5 的移动i p v 6 协议实现 但是这些实现是否真正实现了 移动i p v 6 协议的要求 是否真正地实现了不同版本之间的互通 将成 为制约协议使用的瓶颈问题 也是非常需要进行研究的问题 对移动 i p v 6 协议的一致性测试是解决这些问题的有效手段 本文关注移动i p v 6 协议一致性测试问题 通过分析移动i p v 6 协 议的特点 提出了移动i p v 6 协议一致性测试的测试组织和测试方法 通过使用国际标准测试语言t r c n 3 来设计并实现移动i p v 6 协议测试 集 并在使用协议集成测试工具t t w o r k b e n c h b a s i c 的基础上完成测试 同时由于现有的移动i p v 6 测试集主要是针对老版本的移动i p v 6 协议 如 d r a f ti e t f m o b i l ei pi r i v 62 0 t x t 等 随着新版本移动协议的产生 旧 的测试集显然已不能适应新的需求 在此基础上 我们根据移动i p v 6 i i 誉i 北京邮电大学硕士论文樯孽 一嚣黟一 标准r f c 3 7 7 5 设计了新的测试集 移动i p v 6 协议在下一代网络中占据了极为重要的作用 进行移 i p v 6 协议测试对移动i p v 6 协议的验证和完善 对移动i p v 6 协议的推 广 对移动i p v 6 协议产品的调试和改进都有着极其重要的作用 因此 在g 0 4 i t 项目的支持下本课题旨在研究基于最新的r f c 3 7 7 5 的移动 i p v 6 协议测试 希望对移动i p v 6 协议的发展及移动i p v 6 协议产品的 应用都能起到推动作用 关键词 移动i p v 6 一致性测试 t f c n 3 t t w o r k b e n c h b a s i c a d a p t e r 1 i i 北京邮电大学硕士论文a bs r r r a c r t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a r n o n 0 fm o b h 正i p v 6p r o t o c o l c o n f o r m a n c et e s t a b s t r a c t t h ef a s td e v e l o p m e n to ft h ei n t e m e ta n dm o b i l ec o m p u t e ra n dm o r e a n dm o r es t r o n gd e m a n d so fm o s ti n t e m e tu s e r so fo n l i n ee v e r y w h e r e e v e r ym o m e n tp u s ht h er e s e a r c ho fm o b i l ei pf a s t l y m o i b l ei pa l l o w st h e m o b i l en o d e sm o v ef r o mo n el a nt oa n o t h e rw i t h o u tr e s t a r tt h em o b i l e n o d eo rh a l ta n yc o m m u n i c a t o nw i t ht h ei n t e r n e t n o w d a y sm o i b l i t yh a sb e c o m et h ek e yd r i v e r o ft h ei n t e m e t i n n o v a t i o n h i g h s p e e db a n d w i d t ha n dm o b i l i t ya n dt h ea l w a y so n l i n e w i r e l e s sn e t w o r kc a l lo f f e ro n eb r a n n e wn e t w o r ks e r v i c e s i m u l t a n e o u s l y a st h en e x tg e r e n a t i o ni n t e m e tp r o t o c o li p v 6p r o t o c l om u s ts u p p o r tt h e m o b i l i t y t h e r e f o rm o b i l ei p v 6p r o t o c o li si n t r o d u c e di nt h ei p v 6p r o t o c 0 1 a n db e c o m et h ev e r yi m p o r t a n tp a r ti nt h ei p v 6p r o t o c 0 1 t h em o b i l e n o d e sa r et h em o s ti m p o r t a n tp a r to ft h em o b i l ei p v 6 a n dt h e ya r et h e d y n a m i cp a r to ft h em o b i l ei p v 6 a n do t h e rd e v i c e so f f e rt h es u p p o r ta n d g u a r a n t e ef o rt h em o b i l en o d e s p r o t o c o lt e s ti sa ni m p o r t a n tm e a n st og u a r a n t e et h er i g h t n e s sa n d e f f e c t i v e n e s so ft h ei m p l e m e n t m i o n so fap r o t o c 0 1 p r o t o c o lc o n f o r m a n c e t e s tf o c u s e so nt h ec o n f o r m a n c eo ft h ei m p l e m e n t a t i o nu n d e rt e s ta n dt h e r e q u i r e m e n to fp r o t o c o ls t a n d a r d s i ti st h ef o u n d a t i o no fp r o t o c o lt e s t a l t h o u g ht h em o b i l ei pp r o t o c o lh a s r e a c h e dt h er f cs t a n d a r di n2 0 0 4 i t i ss t i l lai m m a t u r ep r o t o c o la n dn e e dm o r ed e v e l o p m e n t n o wt h e r ea r em a n yc o m p a n i e sa n dr e s e a r c hi n s t i t u t i o n ss u c ha s h e l s i n k iu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y m i c s o f t k a m ee t cd e v e l o pm a n y m o b i l ei p v 6p r o t o c o li m p l e m e n t a t i o n s b u tw h e t h e rt h e s ei m p l e m e n t a t i o n s c a ni m p l e m e n tt h er e q u i r e m e n to fm o b i l ei p v 6t r u l y a n dw h e t h e rt h e s e i m p l e m e n t a t i o n sc a ni m p l e m e n ti n t e r o p e r a b i l i t yo fd i f f e r e n tp r o t o c o l 北京邮电大学硕士论文 a b s t r a 了 i m p l e m e n t a t i o n s w i l lb e c o m eb o t t l e n e c kp r o l e mt h a tc a nr e s t r i c tt h eu s e o fm o b l i ei p v 6 a n dn e e dt or e s e a r c ha n ds o l v ei t u r g e n t l y t h e c o n f o r m a l l c et e s to fm o b l i ei p v 6i st h ee f f e c t i v em e a n st os o l v et h e s e p r o b l e m s t h i st h e s i sl o u s e so nt h ec o m f o r m a n c et e s to fm o b l i e 6 a n a l y s e s t h e c h a r a c t e r i s t i c so fm o b l i ei p v 6a n d p r o p o s e sm ef r a m e w o r ka n d m e t h o d o l o g yo fm o b i l ei p v 6 c o n f o r m a n c et e s t u s e st h ei n t e r n a t i o n a l s t a n d a r dt e s tl a n g u a g et i c n 一3t o d e s i g na n di m p l e m e n tm o b i l ei p v 6 p r o t o c o lt e s ts u i t e s a n dc o m p l e t et h et e s tb a s e do nt r w o r k b e n c h b a s i c b e c a n s et h ee x i s t i n gm o b l i ei p v 6t e s ts u i t e sm o s tf o c u so nt h eo l dv e r s i o n o ft h em o b i l ei p v 6p r o t o c o l f o re x a m p l ed r a f ti e t fm o b i l ei oi p v 62 0 t x t a n dt h e s eo l dt e s ts u i t e sc a n tm e e tw i t ht h ed e v e l o p m e n to fn e wv e r s i o n o fm o b l i ei p 6 s ow ed e s i g nt h en e wv e r s i o nt e s ts u i t e so fr f c 3 7 7 3 m o b i i i t ys u p p o r ti ni p v 6 b a s e do nt h eo l dt e s ts u i t e s t h em o b i l e 6p r o t o c o lh o l d sav e r yi m p o r t a n tr o l eo ft h en e x t g e r e n a t i o no fi n t e r n e t t h et e s tf o rt h em o b i l ei p v 6w i l lp l a yt h ei m p o r t a n t r o l ef o rm o b i l ei p v 6v a l i d a t i o na n dp e r f e c t a n dp o p u l a r i z i n g d e b u g g i n g a n di m p r o v i n gf o rm o b i l ei p v 6p r o t o c o lm a n u f a c t u r e t h e r e f o r e f o rt h e s u p p o r to ft h eg 0 4 n p r o j e c gt h et h e s i sa i m sa tr e s e a r c h i n gt h em o b i l e v 6p r o t o c o lt e s tb a s e do nt h el a t e s tr f c3 7 7 5 w eh o p et h i sr e s e a r c h c a np r o m o t et h ed e v e l o p m e n to ft h em o b i l ei p v 6a n d a p p l i c a t i o n o f m o b i l ei p v 6 k e yw o r d s m o b i l e i p v 6 c o n f o r m a n c et e s t t r c n 一3 t r w o r k b e n c h b a s i c a d a p t e r v 北京邮电大学硕士论文 声明 独创性 或创新性 声明 本人声明所呈交的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 尽我所知 除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外 论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得北京邮电大学或其他教 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 申请学位论文与资料若有不实之处 本人签名 缝纽 本人承担一切相关责任 日期 7 兰塑 辛i a 缉盆 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定 即 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学 学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 允许学位论文被查阅和借 阅 学校可以公布学位论文的全部或部分内容 可以允许采用影印 缩印或其它 复制手段保存 汇编学位论文 保密的学位论文在解密后遵守此规定 保密论文注释 本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书 非保密论 文注释 本学位论文不属于保密范围 适用本授权书 本人签名 趟日期 浏主i 自颦自 导师签名 王轻日期 盈碰 j 聋 一l 北京邮电大学硕士论文 第一章前言 h t t e m e t 的飞速发展和移动计算机日益广泛的应用 推动了对移动计算机无线 接入的研究 即移动i p 的研究 同时广大i n t e m e t 用户对随时在线的要求日益增强 也极大地促进了对移动i p 的研究 移动口允许移动节点在不重新启动和不中断任 何正在进行的因特网通信的情况下同时能够移动自己的位置 从而满足了网络用户 随时在线随地在线进行网上冲浪 网络商务 学习等需求 当今移动性已经成了互 联网网络革新的关键驱动力 高速的带宽和移动世界为用户提供了新的网络服务 无处不在的无线网络给人们提供了新的工作方式和生活方式 i r i t e m e t 的迅猛发展大大超过了设计者当初的预料 随着越来越多的计算机连 入i n t e m e t i p v 4 地址的匮乏 i p v 4 路由表的目益膨胀 同时随着i n t e m e t 应用 的发展 对信息传输的移动性 安全性和实时性的需求越来越多的超出了i p v 4 协 议的能力 在这种背景条件下 i p v 6 协议应运而生 l i v 6 作为下一代i n t e r n e t 互联协议 提供了巨大的地址空间 提供了良好的o o s 支持 同时也必须考虑到对移动通信方面的支出 因此移动i p v 6 被引入了i p v 6 的 协议之中 并且成为极其重要的一部分 移动节点是移动i p v 6 技术中的 动 的 那一部分 其他设备都是为移动节点提供支持和保障 同时移动i p v 6 协议在继承 移动i p v 4 的基础上 以庞大的地址空间 强制的移动性 及对i p s e c o o s 等支持 的特点 体现了比移动i p v 4 显著的特点 目前有很多组织实现了移动i p v 6 从1 9 9 8 年l a n c a s t e r 大学开发的基于l i n u x 的移动i p v 6 实现以来 很多学校 组织及公司等都相应开发了实现移动i p v 6 协议 的相应实现软件 如赫尔辛基大学开发的m i p l 日本的k a m e 项目 及c i s c o m i c r o s o f t 等开发了实现移动i p v 6 协议相应实现的软件 但是这些实现是否很好的 遵循了协议标准的要求 以及这些实现之间能否很好的互连 将成为制约协议使用 的瓶颈问题 对移动i p v 6 协议的一致性测试是解决这些问题的有效手段 移动i p v 6 协议在下一代网络中占据了极为重要的作用 进行移动i p v 6 协议测 试对移动i p v 6 协议的验证和完善 对移动i p v 6 协议的推广 对i p v 6 协议产品的调 试和改进都有极其重要的作用 协议测试是用来保证协议实现的正确性和有效性的重要手段 协议测试主要分 为一致性测试 互操作性测试和性能测试三种 其中协议一致性测试关注被测协议 北京 j j 电大学硕士论文 前言 实现与协议文本要求的一致性 是各种 f 4 试的基础 从2 0 世纪8 0 年代中后期开 始 协议致性测试得到了迅猛的发展 成为当今计算机陌络和分布式系统协议工 程学研究中最为活跃的领域 是当今计算机网络技术的主要研究方向之一 i p v 6 协议即将成为i n t e m c l 的标准 在i p v 6 取代i p v 4 的过程中 对i p v 6 实现 进行测试对于i p v 6 协议的完善和i p v 6 实现的检验将起到不可或缺的作用 移动i p v 6 协议作为i p v 6 协议族中非常重要的一个协议 对基于i p v 6 协议的运作方式有较大 的改变 对它的一致性测试和互操作性测试有助于i p v 6 协议的完善 因此非常有 必要 测试技术应该与协议实现技术同步进行 不仅可以从另外一个角度研究协议 而且可以在协议开发的最初提供强有力的测试服务 目前很多厂家和研究机构已经 研制出支持移动i p v 6 协议的试验产品 因而对其测试的需求越来越强烈 但是从 总体上说 对于移动i p v 6 协议的测试研究还显得比较薄弱和落后 进行移动i p v 6 协议的测试的研究对国内移动i p v 6 产品的研制开发和进口移动i p v 6 产品的检测评 价都具有非常重要的意义 t t c n 一3 是一种灵活和强有力的语言 它用于描述在多种通信端口上的各种响 应系统测试 它应用的典型领域是卧议测试 包括移动和互联网协议 服务测试 基于平台的c o r b a 测试 a p i 测试等等t t c n 一3 不仅限于一致性测试 它可以用 于许多其他种类的测试 如互操作性测试 健壮性测试 回归测试 系统和集成测 试 t t c n 是一一种抽象语言 使测试系统独立 这意味着用t r c n 为某个应用设计 的测试套 t e s ts u i t e 可以应用于任何测试环境 本课题按照项目要求使用t t c n 作为测试语言 设计t f c n 测试套 使用支持t t c n 一3 协议测试集成工具 t t w o r k b c n c h b a s i c 来完成对移动i p v 6 协议一致性的测试 对移动i p v 6 协议实现进行测试 能够发现被测实现 i m p l e m e n t a t i o n u n d e r t e s t 简称i u t 与移动i p v 6 协议文本要求的 致性和不一致性 能够发 现i u t 之间的互操作性问题 能够发现n 月的性能问题 从而揭示出移动i p v 6 协议实现的缺点和问题 促进它们的改进和完善 这对于移动i p v 6 协议的推广起 着关键的作用 对移动i p v 6 协议实现进行测试还可以为移动i p v 6 协议的验证指明方向 首 先利用一 致性测试保证协议实现和移动i p v 6 协议要求的一致性 然后可以用互操 作性测试来测试与移动i p v 6 协议一致的各种实现之间的互操作性 还可以用性能 测试来观察移动i p v 6 协议引入的新特性是否真的达到了设计要求 是否真的提高 了性能 根据测试的结果 可以反映出移动i p v 6 协议的某些细节有可能需要作修 改 为协议验证指明方向 所以 对移动i p v 6 协议测试进行研究对于i p v 6 协议的 验证和改进也有十分重要的作用 北京邮电大学硕士论文 前言 在移动i p v 6 协议被大规模采用的时候 对移动i p v 6 协议实现进行测试的需求 会更加广泛和强烈 一致性测试 互操作性测试和性能测试都会成为开发商们关注 的焦点 进行移动i p v 6 协议的一致性测试实际上是进行移动1 1 6 协议测试的第一 步 它将为将来移动i p v 6 协议的各种测试提供基础 也将为将来基于移动i p v 6 协 议的各种上层协议应用的测试提供基础 欧盟g 0 4 i t 项日子项目j o i n t r e s e a r c h a c t i v i t i e s 主要致力于测试学习 培训 调研 主要针对于i p v 6 相关协议 服务设计测试框架 搭建环境 设计测试套等 本课题来源于j o i n tr e s e a r c h a c t i v i t i e s 子课题关于移动i p v 6 协议一致性测试 本文关注移动i p v 6 协议三方通信即移动节点与家乡代理及对端通信节点三者 通信一致性测试问题 通过分析移动i p v 6 协议的特点 指出了移动i p v 6 协议引入 的新概念和新特性 通过手工和形式化测试生成相结合的方法设计合理的测试集 并使用芬兰赫尔辛基大学开发的m i p lm i p v 6r e 2 0 协议实现为例搭建测试环境 使 用国际测试标准语言t t c n 3 来描述测试例 并基于t e s t i n gt e c h 公司开发的支持 t t c n 一3 的测试工具t t w o r k b e n c h b a s i e 进行测试 本文共分八章 第二章介绍了协议测试的理论和研究现状 对文中采用的形 式化抽象测试集树表结合表示法 t h et r e ea n dt a b u l a rc o m b i n e dn o t a t i o n 简称t f c n 和本文依托的测试工具t t w o r k b e n c h b a s i c 作了简单的介绍 第三章 简要地介绍了移动i p v 6 协议 针对移动i p v 6 协议的特点提出了移动i p v 6 协议一 致性测试可能采用的测试组织和测试方法 同时还介绍了国内外对移动i p v 6 协议 测试研究的现状 第四章针对移动i p v 6 协议特点详细介绍了移动i p v 6 协议一致 性测试的测试组织和测试方法及实际测试环境的搭建与配置 第五章说明了移动 i p v 6 协议一致性测试集的设计思想 测试组划分 举例说明了实际的移动i p v 6 协 议一致性测试例的设计思想和执行过程 第六章关注移动i p v 6t t c n 3a d a p t e r 的 设计和实现 简要介绍了移动i p v 6 协议测试的架构 分析a d a p t e r 的特点 功能 和设计 分析说明了移动i p v 6 协议参考实现和a d a p t e r 的模块划分以及重要数据 结构和重要模块的详细设计 第七章分析了实际测试活动的测试结果 第八章为 总结和展望 其中总结了本文的主要贡献 分析了目前采用的移动i p v 6 协议一致 性测试的测试方法 测试表示方法和测试系统的能力 并指出了移动i p v 6 协议及 协议测试方面的一些可能的研究方向 j 曦i e 塞塑皇丕堂亟主迨塞 地丛型遮堡迨i 受窒鲨基量 q 一 第二章协议测试理论和研究背景 2 1 协议测试的基本概念 协议测试理论是协议工程学的一个重要分支 研究协议测试理论的原因在于 一个标准化的协议并不能确保该协议的实现之间能够成功的进行通信 这是因为 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 实现的正确性和有效性进行判别 这便是 协议测试 实际上 协议测试是试图通过实验的方法找出错误的过程 在协议测试过程 中既要模拟协议实现正常工作的情况 也要模拟异常使用的情况 既要模拟协议 实现单独运行的情况 也要模拟协议实现之间互相通信的情况 这样才能确信在 任何情况下系统的正常工作状况 由于对一个系统进行无穷尽的测试是不现实的 所以测试并不能保证一个协议实现的完全正确性 即测试只能表明 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 协议测试是从软件测试的基础上发展而来 一般的软件测试可以分为功能测 试和结构测试两种 结构测试又称为 白盒测试 它是基于一个软件的内部结构 进行的测试 其 f 的是通过执行每条语句 遍历程序的各个分支来检查整个程序代 码的正确性 与此相反 功能测试只是依据软件的说明对从外部可以观察到的软件 功能进行测试 所以也称之为 黑盒测试 即被测试系统被看作一个黑盒 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 功能测试的 目的是根据软件的说明确定软件实现是否达到了要求 因此预先要有一个简洁明确 的软件功能说明 而协议测试属于功能测试 即黑盒测试 2 2 协议测试的类别 目前 协议测试被人为地分成三种类型 一致性测试 互操作性测试和性能 测试 一致性测试是依据一个协议的描述文本对协议的某个实现进行测试 检 测协议实现是否符合协议标准的要求 协议互操作性测试的丰要任务是检 测不同的协议实现之问是否能够可靠地进行通信交互 个协议实现能否通过 制 性测试和互操作性测试是它能否与其他实现成功互通的重要保障 性能测试是测定 协议实现的性能特性 如响应时问 时问延迟等 并据此埘系统性能作出性能评价 在这三种 9 3 1 试中 协议一致性测试的发展相对米说最为成熟 一 2 3 协议一致性测试的理论 目前协议一致性测试的理论几种的表现在i s o 制定的协议一致性测试标准 i s o c 9 6 4 6 这个标准是针对使用自然语言描述的协议的测试而制定的 最初由 五个部分组成 i s o i e c9 6 4 6 1 基本原理 i s o i e c9 6 4 6 2 抽象测试集描述 i s o i e c9 6 4 6 3 树表结合表示法t t c n i s o i e c9 6 4 6 4 测试实现 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 后来又补充了两个部分 i s o i e c9 6 4 6 6 侧面测试说明 i s o i e c9 6 4 6 7 实现一致性声明 本文以后各部分涉及到的协议一致性测试的基本概念和方法都是源于i s o i e c 9 5 4 5 的 2 3 1 一致性测试的目的 i s o i e c 9 6 4 6 中对一致性定义如下 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 n c o n f o r m a n c e s t a t e m e n t s 简称p i c s 中所声明的功能相符合 一个一致性的 实现应该满足所有在协议标准中显式表达的一致性需求 而一致性需求规定了一个 一致性的协议实现应该做什么 不应该做什么 一致性需求一般可以分为以下三 类 1 必备要求 m a n d a t o r y 在所有例子中都可以观察到 2 条件要求 c o n d i f i o n a l 只有当标准中的特殊条件满足时才可以观察到 3 可选要求 o p t i o n s 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 因此 协议实现者应在p i c s 中列出所有已经实现的功能 从而使得测试人员知道可以进行何种测试 在协议标准中定义的一致性测试需求分为两个基本组 静态一致性需求和动态 一致性需求 其中 静态一致性需求规定了网络互连所规定的最小能力 对可选 功能进行选择时应遵从的约束 它规定了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 协议标准的主体由动态一致性需求构成 它 定义了协议实现和外部环境进行通信时的可观察行为 它所关心的是可观察事件如 协议数据单元 p r o t o c o ld a t au n i t 简称p d u 或抽象服务原语 a b s t r a c ts e r v i c e p r i m i t i v e 简称a s p 的发送艘收的顺序 p d uc 7 信息的编码及不同p d ur i l 所含信 i 曦j e 塞查亘鱼盔堂塑 堡塞 一垫 垫型这堡迨塑婴塞堂量基 龟溉黪 息的关系等等 对于静态一致性需求 可以通过对i u t 的 协议实现一致性声明 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 则需通过一一组 组的钡0 试来完成 一个测试称为一个 测试例 测试集则是所有测试例的集合 测试集的结构是层次化的 测试例以测试组的形式组合在一起构成测试集 因此又 可以对动态一致性测试进行这样的划分 1 基本互连测试 对测试系统与i u t 之间的基本互连能力进行测试 以确 定是否需要进行更进一步的 花费更多的行为测试 2 能力测试 确定r u t 是否实现了p i c s 中所声明的功能 3 行为测试 检测r t y r 的动态行为是否与协议标准中的描述相一致 4 一致性判定测试i 指在未定义标准测试集的情况下 专门对系统的某个 特定行为进行的测试 这类测试尚未标准化 2 3 2 一致性测试过程 图2 1 是一致性测试过程的示意图 一致性测试过程大致可以划分为三个阶 段 第一阶段是根据某特定协议文本得到一个独立于所有协议实现的一致性抽象测 试集 称之为 一致性测试生成 第二阶段是实现特定一致性钡0 试集的执行方法 组成 也称作 一致性测试实现 第三个阶段为 一致性测试执行 运行已经 具体化的一致性测试例 并对i l j t 的外部行为响应进行观察 最终可以得到测试判 决 并将测试执行的结果记录在协议一致性测试报告中 图2 一i 协议一致性测试过程 2 3 3 抽象测试方法 i s o i e c 一9 6 4 6 根据不同的控制观察点定义了不同的抽象测试方法 认为现有 的端系统抽象测试方法基本上可以分为四类 即本地测试法 协调测试法 分布测 试法和远程测试法 它们的结构如图2 2 中所示 每利l 立南系统抽象测试方法可以崩 两个抽象测试功能描述 即由测试协训过程联系起来的上测试器 u p p e r t e s t e r 简称u t 和下测试器 l o w e rt e s t e r 简称l t i u t 则位于一层或多层已经 过测试的协议实体之上 以下称之为服务提供者 端系统抽象测试方法的选择依 赖于被测协议实现的上下边界的可访问性 测试协 圜 调过程 1 删饥高 本地测试法 a 8 p s a 8 p s m 调式测试法 分布式测试法 远程式测试法 图2 2 四种端系统抽象测试方法的结构 本地测试法 c a lm e t i l o d 是端系统协议一致性测试中的最简单也是最基 本的方法 在本地测试法中 l t u t 以及测试协调过程是在同一个系统中实现 的 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闯接口 这些接 口也称为控制观察点 p o i n t o f c o n t r o la n do b s e r v a t i o n 简称e c o 测试系统通过这 些p c o 对肼的输入激励并且观察p u t 的输出响应 然后根据协议描述作出测试 判决 在本地测试法中的l t 和u t 分别对应于i u t 的上下接口 l t 和u t 的作用是 在p u t 的上下接口处通过交换测试事件来观察i u t 的行为 测试协调过程用于协 调l t 和u t 的动作 l t 同时记录所有的测试事件以作为测试判决的依据 当端系统协议一致性测试是由独立的第三方进行 或者测试系统与 i u t 位于不同的地点 经常无法对i u t 的下边界进行直接的访问 所以i s 0 9 6 4 6 又 定义了三种端系统外部测试方法 分布式测试法 协调式测试法和远程测试法 在这三种外部测试方法中 假定i u t 的下边界不存在p c o 对p u t 的激励和 观察功能分成本地和外部两个部分 它们的共同特点是l t 和p u t 处于两个不 同的系统之中 二者之间通过提供 n 一1 层服务的底层协议实现连接 在采用 外部测试方法时 为了进行测试判决 就需要首先承认如下假设 当测试 n 层实体时 n 一1 层实体向上提供的服务是可靠的 不承认这一假设 一致性 测试就是没有意义的 因为这样就不能界定测试例的失败是由于i u t 的错误行 为还是 n 1 提供的服务出现错误 所以 此时一致性测试的理想方式应当是 北京邮电大学硕士论文 办议测试理论和研究背最景 分层的 从最低层测起 由底层测试的正确性保证底层提供服务的正确性 从而 保证上层测试判决的正确性 但是 一致性测试的完备性是难以做到的 所以一 致性测试的判决难以证明其完全的正确性 在分布式测试方法中 l t 和i u t 处于两个不同的系统之中 二者之间通过提供 n 一1 层服务的底层协议实现连 接 从酗2 2 中可以很明显地看出 l 1 堤i u t 的对等实体 u t 与r u t 位于 同一个系统内 它要求i u t 有暴露的上边界访问接口 和本地测试法相比较 分 布式测试法有以下几点不同 1 必须修改基于本地测试法所设计的抽象测试集 以包含l t 所使用 到的底层抽象服务原语 而这些抽象服务原语和本地测试法中所用到的是互补 的 2 l t 和i u t 物理上是分离的 因此对同一测试事件的观察变得不再 同步 3 由于l t 和i u t 的通信是通过 n 1 层服务实现的 因此存在测 试数据丢失 失序和出错的可能性 4 由于l t 和u t 分布在不同的系统 二者之间的同步和控制 即测 试协调过程 比本地测试法要困难得多 在分布式测试法中 测试协调过程可 以用在p c o 处交换的a s p 来说明 也就是说l t 和u t 之间的协调是通过 i u t 实现的 所以测试判决是基于l t 所观察到的行为而作出的 协调测试法 是最复杂的一种端系统抽象测试方法 它要求在l u 和u t 之间通过传送测试管 理协议数据单元 t e s tm a n a g e m e n tp r o t o c o ld a t au n i t 简称t m p d u 建立起 高度的测试协调 并在l t 和u t 中对所收集和观察到的信息进行报告 l t 和 u t 之间的通信可以通过被测协议实现传送t m p d u 也可以使用一个足够町靠 的底层协议来传送t m p d u 协调测试法与分布式测试法的区别主要有两点 1 i u t 的l 边界不一定要有暴露的访问接口 2 采用标准化的测试管理协议 t e s tm a n a g e m e n tp r o t o c o l 简称t m p 和t m p d u 进行自动的测试管理和协调 一般采用l t 作为丰控方 u t 作为 被控方的设计方法以减少u t 的实现工作量 到目前为止 协调测试法还有以 下不足之处 1 未定义出独立于任何应用的标准化的测试管理协议 2 未对使用被测协议实现还是足够可靠的底层协议传送t m p d u 提出 建议 在目前已有的实现方法中 有许多基于t c p i p 协议实现方式的 t m p d u 传送 以用于高层协议的致性测试 远程测试法的主要特点是并不要求能访问i u t 的上边界 也不要求显式 的测试协调过程 这种方法依赖于被测协议来实现i u t 和l t 间的同步 远程测试法所采削的 个假殴足i u t 的状态可由l t 通过 n 一1 层服务与之 懿些室塑史盔堂亟主堡塞塑丛塑这堡迨塑婴窒登星量 屯 o 霹一 交换 n 层p d u 来确定 测试判决则是由基于下测试器对i u t 提供的激励 以及下测试器所观察到的i u t 的响应作出的 远程测试法在低层协议一致性测 试中应用得较为广泛 i s o a e c 9 6 4 6 针对中继系统的特点 没有开放的上下接口 提出了两种 中继系统抽象测试方法 回绕法和穿越法 这两种抽象测试方法的结构如图2 3 所示 1 母鼙s y s t e m 蛳艳 洲b j p d u s i f 矗s p 鸯 e s 洒n e b 0 r k1 o 一 一 一 回绕法 黼蛳 蝴芎蠛缓参 嚣磁 r 一c 毡器 j h h f 一 霉q b w o r k2 薹 飘需丽 蒌茹 鐾霉k 星磐 滋攀溺瓷 r 遣j 1 图2 3 两种中继系统抽象测试方法的结构 穿越法 鳓霹 t 蒸e s t 翼誉潮 j 透 嗨 t o l 络p 0 瓣 一 矗筹 b 种母 w 口f k2i 回绕法的缺点是被测中继系统只有一端的行为被直接观察到 而另一端的行为 不能被正确的评价 而穿越法则使被测中继系统在平常的操作模式下得到测试 在 两端的行为都能够被观察到 2 3 4 抽象测试羹和t t c l l 简介 测试集可以说是一致性测试的核心 一致性测试的所有活动都从测试集起步 测试集一般被划分成几个层次 依次是测试组 测试例 测试步 测试事件 如图 4 所示 其中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 量 啭 i e 塞塑垒盔堂亟主垒塞 一 垫 丛塑彗堡迨塑婴塞笪量量 奄 一 图2 4 测试集的层次结构 所谓抽象测试集 就是南抽象测试例组成的测试集 每个抽象测试例都是针对某 个测试目的使用某种抽象测试方法定义的完整而且独立的测试步骤 抽象测试例是 独立于任何测试系统的 i s o i e c 9 6 4 6 中建议使用t r c n 作为测试集的描述方法 t t c n 和其他描述方 法具有以下优点 1 t r c n 所采用的表示方式非常易于理解和学习 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集时 就显得有些复杂和不太灵活 而t r c n 专用于测试 集的描述 非常方便和灵活 3 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 但是在协议测试集中要描述大量的测 试数据 即要说明大量的值 这正是形式描述语肓的弱点 而t t c n 却非常擅长于 数据值的描述 5 t t c n 的结构和语法完全是为描述一致性测试过程中各个实体问的交互事 件而设计的 由静态说明部分和动态行为描述部分组成 其静态说明部分专用于协 议的静态信息描述 如协议数据单元和抽象服务原语的格式和参数值 为了支持标 准化的一致性测试方法和框架 t t c n 还支持p c o 定时器 测试集变量和测试 例变鼍的描述 其动态行为描述部分提供了同消息的接收和发送相关联的操作与操作 符 t t c n 作为一种测试表示方法 完全满足了 i s o i e c 9 6 4 6中对测试集描述 语言的需求 t t c n 可以达到以下目的 1 提供用标准测试集表述法表述抽象测试例的方法 2 提供独立于测试方法 层和协议的表示方法 3 提供符合i s o i e c 9 6 4 6 中定义的抽象测试方法的表示方法 对应于标准的一致性测试方法和框架 它们分别是 测试集概述部分 说明部分 使片j t t c n 描述的测试集由四部分构成 约束部分和动态行为描述部分 测试集概述部分定义了测试集的名称和测试集所对应的被测协议标准 p i c s 协议实现用于测试的附加信息 p l o t o c o i m p l e m e n l a t i c m e x l r a i n f o r m a t i o nf o r t