Ipv6协议一致性检测.pdf

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1、基于T T C N 一3 的移动I P v 6 协议一致性测试常婧1 黄小红2 王玮3 马严4(1 北京邮电大学信息网络中心1 0 0 8 7 6；2 北京邮电大学计算机科学与技术学院1 0 0 8 7 6；3 北京邮电大学信息网络中心1 0 0 8 7 6；4 北京邮电大学信息网络中心1 0 0 8 7 6)摘要：移动I P v 6 协议是I P v 6 协议簇的一个重要组成部分，对其进行一致性测试有助于进一步完善移动I P v 6 协议的实现。本文提出了一种基于T-F w o r k b e n c h 测试平台，用T Y C N 3 测试语言描述测试集的方法，并以家乡代理为例描述了移动I

2、 P v 6 一致性测试集设计与实现过程，最后对一个家乡代理测试例的测试结果进行了分析。关键词：移动I P v 6 协议；一致性测试；T T C N 一3C o n f o r m a n c eT e s t i n go fM o b i l eIP v 6P r o t o c o lb a s e do nT T C N 一3C h a n gJ i n 9 1H u a n gX i a o h o n 9 2W a n gW e i 3M aY a n 4(1N e t w o r kI n f o r m a t i o nC e n t e rB e i j i n gU n

3、i v e r s i t yo fP o s t sa n dT e l e c o m m u n i c a t i o n s1 0 0 8 7 6；2T h es c h o o lo fC o m p u t e rS c i e n c ea n dT e c h n o l o g yB e i j i n gU n i v e r s i t yo fP o s t sa n dT e l e c o m m u n i c a t i o n s1 0 0 8 7 6；3N e t w o r kI n f o r m a t i o nC e n t e rB e i j

4、 i n gU n i v e r s i t yo fP o s t sa n dT e l e c o m m u n i c a t i o n s1 0 0 8 7 6；4N e t w o r kI n f o r m a t i o nC e n t e rB e i j i f i gU n i v e r s i t yo fP o s t sa n dT e l e c o m m u n i c a t i o n s1 0 0 8 7 6)A b s t r a c t：M o b i l eI P v 6p r o t o c o li sa ni m p o r t

5、a n tp a r to fI P v 6p r o t o c o lg r o u p，a n dc o n f o r m a n c et e s tf o rM o b i l eI P v 6p r o t o c o lc a nc o n t r i b u t et ot h ei m p r o v e m e n to fM I P v 6p r o t o c o l si m p l e m e n t a t i o n T h i sp a p e rp r o p o s e sat e s t i n gp l a t f o r mb a s e dO i

6、 lT T w o r k b e n c ha n dam e t h o do fd e s c r i b i n gt e s ts u i t e sb yu s i n gT T C N 一3l a n g u a g e s M e a n w h i l e，t a k i n gH o m eA g e n ta sa ne x a m p l et Oi n t r o d u c et h ep r o c e d u r eo nd e s i g n i n ga n dr e a l i z i n gm o b i l eI P v 6c o n f o r m

7、a n c et e s ts u i t e F i n a l l y，o n eo ft h et e s tr e s u l t sf o rH o m eA g e n tw a sa n M y z e d K e y w o r d s：M o b i l eI P v 6P r o t o c o l；C o n f o r m a n c et e s t i n g；T T C N 一3随着I n t e r n e t 的飞速发展，I P v 6 协议即将成为下一代网络的标准，它相对I P v 4 来说，引入了许多新的概念和设计，有着显著的优点。移动I P v 6 协议

8、是I P v 6 协议族中非常重要的一个协议，对其进行一致性测试有助于完善整个l P v 6 协议的实现。一致性测试对保证协议实现与协议标准相一致起着举足轻重的作用，它的基础是测试自动生成。本文采用有限状态机模型对移动I P v 6 协议进行形式化描述，根据特定的测试自动生成算法得到测试序列，最后用T T C N 3 国际标准测试语言完成对测试例的设计与实现。目前，有众多研究机构进行移动I P v 6 协议的一致性测试，如法国数据处理和随机系统研究中心I R I S A 和北美的U N H 1 0 L 实验室、中国科学院计算所、日本东京大学联合Y D C 公司和Y o K o g a w a

9、公司。这些机构所设计实现的测试例与采用规范的测试语言T F C N 一3 所设计实现的测试例相比，均不够简洁灵活，功能和描述能力也不及后者强大健壮。基金项目：国家“9 7 3”计划基金资助项目(2 0 0 3 c B 3 1 4 8 0 6)4 9 9 1相关技术I P v 6 协议族包括I P v 6 基本协议，I C M P v 6 协议，移动I P v 6 协议，邻居发现协议等。其中，R F C 3 7 7 5 定义的移动I P v 6 协议针对当前的固定节点网络对移动性的支持不够的问题，提出了在I P v 6 协议基础上增加相应功能，以满足移动计算机网络动态寻址和对上层协议透明的要求。

10、移动I P v 6 协议突出的优点在于移动：声点改变其位置和地址时，移动I P v 6 也会保持移动节点赖以通信的现有连接。移动I P v 6 不是通过修改面向连接的协议(如T C P)来保持移动节点的连接，而是通过对I P 层地址的处理来实现这一目标。对于传输层来说，移动节点的位置改变完全是透明的。移动I P v 6 使用移动节点的特定地址来建立和保持连接，无论移动节点如何改变位置和地址，连接都会保持。一致性测试是一种功能测试，即“黑盒测试”，它依据一个协议的描述对协议的某个实现进行测试，从而发现被测协议实现在功能和逻辑方面的错误。I S O9 6 4 6 定义了致性测试的基本方法和框架，用

11、自然语言描述了基于O S I 七层参考模型协议的测试过程、概念和方法，为测试集制定了设计步骤和描述方法，为测试系统的实现提出了指导。该标准主要面向测试实践需求，用于指导测试实践。图1 表示了一致性测试的概念模型。图1 一致性测试概念模型2 0 0 1 年，已经进行了数年研究的E T S I 推出了T F C N 一3(T e s t i n ga n dT e s tC o n t r o lN o t a t i o nv e r s i o n3)作为新一代协议和软件测试标准。T T C N 一3 采用核心语言的形式为测试套的开发提供了更大的方便性和灵活性。T r C N 3 核心语言是一

12、种类似于常用高级语言的测试语言，它除了包含一般高级语言所共有的语言特性外，还包括一系y t 蝴,t J 试的专用语言结构和语言对象，如并发测试组件，模板匹配机制，定时器处理，同步，异步通信功能等，使其具有更强大的描述能力和更广泛的通用性，以适应新的软件架构和下一代网络协议的测试需要。目前，用T r C N。3 语言设计编写的测试套已有7 个，如S I P 协议测试套、H 2 4 8 协议测试套、S C T P 协议测试套及I P v 6 协议测试套等。2 测试方法及测试结构在协议的一致性测试中，由于移动I P v 6 协议实际位于I P 层协议的底部，没有直接的控制接口，可以采用国际标准I S

13、 O 一9 6 4 6 定义的远程测试法，如下图2 所示。图中的上测试器和下测试器分别对应于I U T 的上下接口。上下测试器的作用是在I U T 的上下接口处通过交换测试事件来观察m T 的行为，下测试器同时记录所有的测试事件以作为测试判决的依据。远程测试法的主要特点是并不需要上测试器观察I U T，主要依赖的一个基本假设是I U T 的状态可由下测试器通过服务提供者传递数据报文来确定，所以。远程测试法在低层协议一致性测试中应用较为广泛。根据远程测试法的描述，移动I P v 6 协议致性测试采用图3 所示的测试结构。图中的A d a p t e r 是远程测5 0 0。试法中定义的下测试器，

14、它负责和册进行通信；图中的L A N 是服务提供者。基于T F C N-3 的移动I P v 6 测试集是由T T w o r k b e n c h 中的1 M a n 执行的。具体的洳试过程如下：T E 解释执行T F C N 测试套，形成I P 层的P D U 通过A d a p t e r 提交给下层接口；下层接口将P D U 传送到被测试实现；T r M a n 控制下层接口，从下层接口接收到数据包中解码出P D U 并验证其语法的正确性；生成测试结果。图2 远程测试法3 一致-I q：i 贝J l 试例的设计与实现3 1测试生成图3 基于 l T w o r k b e n c h

15、 的移动I P v 6 测试结构测试生成是一致性测试的第一步，其目的是从协议描述中生成独立于协议实现的，用严格的测试描述法描述的抽象测试套。目前研究较多的是测试序列的自动生成，主要过程分为两步：首先，根据协议标准文本给出协议的形式描述；其次，采用特定的测试自动生成算法得到测试序列。本文采用基于状态机模型的测试生成方法得到测试序列。移动I P v 6 协议标准采用自然语言描述，不可能在此基础上直接进行测试生成，本文采用在分析协议中定义的三种主要类型节点功能的基础上，对协议进行形式化描述来解决这一问题。从被测试主体的角度考虑，分别对移动节点，家乡代理，通信节点进行形式化描述，侧重点主要是各种类型节

16、点在一个生命周期内对不同外部输入条件下的响应。而分析各种类型节点的功能则旨在对生成的测试序列进行分组结合，构造出针对各种类型节点的完整抽象测试套。3-2 针对协议节点类型的描述及生成测试序列移动I P v 6 协议主要定义了三种类型节点，即家乡代理、移动节点、通信对端，这些类型节点是真正被测试的主体。由于篇幅所限，本文仅以家乡代理为例给出描述各种类型节点、测试例生成及实现的方法。家乡代理不仅可以为接入本地链路的节点服务，也可以为漫游到外地链路的移动节点服务。在一个生命周期内，家乡代理的运行流程包括：1)家乡代理收到移动节点发出的绑定更新消息后，记录注册信息并且发出绑定确认消息；2)家乡代理收到

17、通信对端发向移动节点的数据包，通过双向隧道把数据包转发到移动节点的转交地址；3)家乡代理收到移动节点通过隧道返回的数据包，对数据包解封装并转发给通信节点；4)家乡代理收到移动节点发出的动态家乡代理发现请求消息，返回应答消息到移动节点；5)移动节点返回到家乡链路以后，向家乡代理注销绑定更新，家乡代理应该返回绑定注销确认。此时家乡代理的一个生命周期完成。有限状态机(F i n i t eS t a t eM a c h i n e，F S M)是最普遍的用于描述协议的形式化模型，包括状态集，输入集，输出集，变迁函数，输出函数。本文针对家乡代理运行流程的描述，只定义了表1 状态说明集S h，表2 输

18、入5 0 1 事件集I h，表3 输出事件集0 h。表1家乡代理状态集说明表状态名字S h状态说明S h l初始状态，家乡代理不存在家乡注册信息S h 2家乡代理完成动态家乡代理地址发现过程S h 3移动节点家乡注册完成S h 4家乡代理已经通过隧道方式把通信对端的数据包转发给移动节点的主转交地址S h 5家乡代理已经把移动节点发送的隧道数据包转交给通信对端S h 6r 移动节点注销家乡地址完成表2 家乡代理输入事件说明表事件名字I h事件说明I h l家乡代理收到了移动节点发出的动态家乡代理地址发现请求消息l h 2家乡代理收到移动节点发出的用于家乡注册的绑定更新l h 3家乡代理截获了通信

19、对端发往移动节点家乡地址的数据包I h 4家乡代理收到移动节点通过隧道返回给通信对端的数据包I 家乡代理收到了移动节点发出的用于注销家乡注册的绑定更新表3 家乡代理输出事件说明表事件名字0 h事件说明O h l家乡代理向移动节点发送动态家乡代理地址发现应答消息O h 2家乡代理想移动节点发送家乡注册的绑定确认O h 3家乡代理向移动节点通过隧道转发来自通信对端的数据包O h 4家乡代理向通信对端转发来自移动节点的数据包O 帖家乡代理向移动节点发送家乡注销的绑定确认根据状态集S h=S h l，S h 2 s h 3，S 4 s h 5。S h 6)，输入事件集I h=I h l，I h 2，I

20、 h 3 I h 4 I h 5)，输出事件集0 h=0 h lO h 2，O h 3 0 h 4。0 h 5】可以画出家乡代理的状态转换图，如图4 所示。图4 家乡代理的状态转换图根据测试序列生成算法，可以得到针对家乡代理有限状态机的测试序列集，如下表4 所示。o5 0 2o3 3用T T C N 一3 设计测试集测试集采用T T C N 3 测试语言来描述所有与测试有关的内容包括测试数据，行为，判定等。用T T C N 一3设计的测试集包括三个部分，即总括部分、声明部分、动态行为部分：o 总括部分：包括测试集的名称，被测试协议标准说明，测试公共数据库引用；o 声明部分：包括变量、常量、定时

21、器的声明；协议被测实现节点信息、通信端口、以及测试中最重要的协议数据单元P D U 的定义，即测试方与协议被测实现之间通信的数据包。对协议数据单元P D U的描述分为两个部分：首先定义数据的结构类型r e c o r d；然后定义对结构类型的约束t e m p l a t e。约束部分是测试方需要真正发送或接收的信息；t y p er e c o r dm P a c k e t 定义数据包m P a c k e t 的结构类型o c t e t s t r i n gp a c k e t T y p el e n g t h(2)，o c t e t s t r i n gp a c k

22、e t L e n g t hl e n g t h(2)t e m p l a t em P a c k e tm p k t：=p a c k e t T y p e：=0 0 0 1 0，p a c k e t L e n g t h：=0 0 0 6 O)t i m e rt c：=1 0 0；动态行为部分：是整个测试集的主体，m t c P o r t s e n d(m p k t)；a l t【m t c P o r t r e c e i v e(m p k t)s e t v e r d i c t(p a s s)；t c s t o p；)，【m t c P o r t

23、r e c e i v e s e t v e r d i c t(f a i l)；t c s t o p；【】t c t i m e o u t s e t v e r d i c(f a i l)；)对数据包m P a c k e t 结构类型的约束定义定时器包括测试例，测试函数以及测试可选步。发送数据包测试可选步接收数据包判断语句)用T T C N 一3 测试语言设计实现了7 个家乡代理测试集，基本实现了测试家乡代理基本功能的要求。5 0 3 4 测试实验环境图5 所示是一个比较典型的移动I P v 6 网络拓扑图。它包含下列信息。1)路由器类型：有两种类型的路由器，即家乡代理和普通路

24、由器；2)节点类型：一个移动节点和一个通信对端节点；3)链路类型：家乡链路，外地链路和通信链路。移动节点通过在家乡链路和外地链路之间切换，实现移动I P 功能。一家乡链路通信对端C N图5 测试环境拓扑图在实际实验环境中，用一台安装了M I P L 软件模块的计算机模拟家乡代理，它的三个网卡接I Z l 分别模拟三条链路。用一台安装了T l w o r k b e n c h 及J p c a p 的计算机模拟移动节点。5 测试结果及分析下图6 是家乡代理测试集中一个测试例的测试结果图，这个测试例描述的是家乡代理截获并通过隧道向移动节点转发通信对端发往移动节点家乡地址的数据包。图中S Y S

25、T E M 表示被测协议实现家乡代理，并行测试组件c o m p o n e n t l 模拟测试方移动节点，c o m p o n e n t 2 模拟测试方通信对端。从图中可以看到，在测试过程中，被测协议实现家乡代理在不同的输入条件下均做出了正确的响应，故测试判断为P A S S。通过对测试结果的分析，我们可以得出如下结论：M I P L 软件家乡代理模块的截获转发功能与移动I P v 6 协议中所定义的功能一致。6 结束语移动I P v 6 协议涉及了不同类型节点的协作操作过程。本文以家乡代理为例阐述了移动I P v 6 协议一致性测试生成方法及用T r C N 一3 测试语言设计实现测

26、试例的过程。并在此基础上搭建实验环境，测试被测协议实现，分析测试结果。采用这种测试生成方法及T T C N 3 语言设计实现的测试集有4 5 个，其中家乡代理测试集有7 个，移动节点测试集有2 1 个，通信对端测试集有1 7 个。最终的测试结果表明被测协议实现M I P L 软件的功能与移动I P v 6 协议标准基本一致。参考 1【2】2 3】【4【5 T 四r o e e“P k t I P P P kS 群t：2 0 一：萼毒。嘧：3 0 叠搴主矗矗：j _ 嚣：雾i 0：3 e：4 0、蕃毒：露0瓣霉：积誊饿鼢8 ：蛰渤o n 卅性2图6 测试结果的M S C 图文献D J O H N

27、 S O N，C P E R K I N S R F C 3 3 7 5 M o b i U t yS u p p o r ti nI P v 6，J u n e2 0 0 4E T S IE S2 0 18 7 3-1v 3 2 1 M e t h o d sf o rT e s t i n ga n dS p e c i f i c a t i o n(M T S)；T h eT e s t i n ga n dT e s tC o n t r o lN o t a t i o nv e r s i o n3；P a r t lT T C N 3C o r eL a n g u a g e

28、 F e b 2 0 0 7蒋亮，郭健等下一代网络移动I P v 6 技术北京：机械工业出版社，2 0 0 5 8尹霞，施新刚浅析移动I P v 6 协议及其测试技术电信科学，2 0 0 4 年第1 0 期张玉军，李忠诚移动I P v 6 测试中的层次化协议描述和测试生成方法电子学报，2 0 0 4 年1 2 月作者简介常婧，女，1 9 8 2 年生，内蒙古乌兰察布市人，硕士生，主要研究领域为I P v 6、移动I P v 6 协议：黄小红，女，1 9 7 8 年生，广东省河源市人，博士，主要研究领域为下一代网络协议及应用研究：王玮，男，1 9 8 3 年生，陕西韩城市人，硕二 生，主要研究领

29、域为I P v 6，移动I P v 6 协议；马严，男，1 9 5 5 年生，北京人，学士，教授，博士生导师，主要研究领域为下一代网络协议及应用研究。详细信息：常婧北京邮电大学信息网络中心1 2 0 室，1 0 0 8 7 6；电话：0 1 0 6 2 2 8 1 3 5 1；手机：1 3 4 8 8 7 9 5 5 2 9；e m a i l：c h a n g j b u p t n e t e d u c n5 0 5 溉泌泌搿】鏖|饼淤淞娥找雠黼眦。潞鼢嗡啪一鼢r墓慨一辩溉髓隙溉：；_髓照然熊舰激謦簿鬻，!|警噶灞警徽一潮醐；|；瓤洲粼默瓤：；|歉碜警糍豫谶瓣般泓绺绺搬I|_；葶_玲我毫耄蹴怒氘澎薹嫁季荤取跨积勰把