协议工程培训资料课件

协议工程第一页，共四十二页。主要内容协议工程概论协议描述(CCS)测试序列生成方法第二页，共四十二页。协议工程概论第三页，共四十二页。协议工程概论定义:N层内各协议机之间相互作用的规则以及它们与外部环境相互作用的规则的总和。N层可有多个协议机外部环境指（N-1）层和（N+1）层协议作用规则指报文交换格式与时序和事件处理程序。协议由六呀元素组成：服务原语及它们的交换时序PDU及它们的交换时序协议状态协议事件协议变量协议过程（协议行动与谓词）第四页，共四十二页。N+1层N-1层N层PDU服务原语协议过程：协议事件产生时，协议机根据协议状态和条件（谓词）采取预定的协议行动第五页，共四十二页。协议工程概论协议的特性：事件的成对性协议过程的原子性强时序性理想协议应有的性质活动性安全性（无死锁与活锁）一致性完备性协议的复杂化体现在：分布性併发性异步性实时性信道的不稳定性第六页，共四十二页。协议工程概论一体化的,形式化的协议开发过程叫协议工程。一体化：协议的设计，验证，实现和测试在技术上前后衔接，并能在同一开发环境中进行。形式化：形式描述语言不但用于各个协议开发过程，同时作为不同协议开发过程的连接手段。协议开发中所需要的各种开发，管理，维护工具及协议的各种表示构成协议工程环境。使协议开发一体化和形式化的理论和技术，以及协议工程系统建造技术叫协议工程技术。第七页，共四十二页。非形式化描述文本转换形式化描述文本翻译机器无关代码机器相关代码实现实现代码测试套生成测试套测试验证性能分析协议工程的组成第八页，共四十二页。协议工程概论协议模型FSM&EFSMPetrinetTL(TemporalLogic)CCS及其它进程代数协议描述语言ITU-TSDLISOLOTOSISOESTELLE协议验证可达性分析reachabilityanalysis)不变性分析(invarianceanalysis)等价性分析(equivalenceanalysis)第九页，共四十二页。协议工程概论协议设计(协议综合)单功能协议综合交替功能协议综合多阶段协议综合协议实现代码的半自动生成数据缓冲与零拷贝协议并行化及网络处理器协议测试性能测试与性能基准测试性能测度方法协议一致性测试测试描述语言(TTCN)测试序列生成方法第十页，共四十二页。协议描述(CCS)第十一页，共四十二页。协议描述(CCS)CCS:TheCalculaforCommunicatingSystemsR.Miler于1980年提出其它进程代数:HoareCSP,ISO的LOTUS等CCS的三个基本算子:顺序算子,用“”表示描述进程顺序执行事件的行为选择算子,用“”表示描述进程从多个事件中选择一个执行的行为并行(组合)算子,用“”表示多个进程组合,它们能并行工作第十二页，共四十二页。协议描述(CCS)P2=ac

P2(递归进程)P1=abNIL(NIL表示空/终止)P3=a

(c

NIL+d

NIL)Q1=a

b

NIL+c

Q2(联立递归进程)Q2=d

Q1+e

Q2S=PQR=PQS小写字母表示事件大写字母表示进程第十三页，共四十二页。协议描述(CCS)基本变换规则P+P=Pa

P+b

Q=b

Q+a

PP+NIL=PPQ=QP扩展规则

设A=a1

A1+a2

A2+….=aI

AI

B=b1

B1+b2

B2+….=bj

Bj

那么AB=aI

(AIB)+bj

(ABj)+I

(AI

Bj)I表示协同事件a和a所产生的内部事件第十四页，共四十二页。协议描述(CCS)例如:a.Pa.Q=a.(Pa.Q)+a.(a.PQ)+I.(PQ)限制规则(减少扩展规则引起的表达式膨胀)不对协同事件a和a的展开隐藏内部事件I例如:a.Pa.Q=a.(Pa.Q)+a.(a.PQ)+I.(PQ)=PQ第十五页，共四十二页。协议描述(CCS)m.Sm.R=I.(SR)=SRk.Sk.R=I.(SR)=SRm.Sk.R=NILk.Sm.R=NIL两个进程之间的通信由协同事件实现SRmmkk死锁发生第十六页，共四十二页。AB协议的描述SRcAB报文m认可kAB:AlternativeBit第十七页，共四十二页。AB协议的描述进程S处理的事件从用户A接收到报文，表示为a向进程R发送报文，表示为m收到进程R的认可信息，表示为k超时，表示为t进程S的CCS的表达式如下:

S=a.m.S1S1=t.m.S1+k.S从A接收到用户报文向进程R发送报文进入重发进程S1如果超时,重发报文.进入S1如果收到认可信息,进入S第十八页，共四十二页。AB协议的描述进程R处理的事件从进程S收到报文，表示为m向进程S发认可信息，表示为k丢弃错误报文,表示为d向用户B发送报文,表示为b进程R的CCS的表达式如下:R=m.(d.R+k.b.R)从进程S收到报文如果有错,丢弃报文,进入R如果正常,向用户B提交报文之后发认可,进入R第十九页，共四十二页。AB协议的描述全系统的CCS的表达式如下:P=SR=a.m.S1(m.(d.R+k.b.R))………=a.QQ=S1(d.R+k.b.R)……….=t.d.Q+d.t.Q+b.P+a.b.Q第二十页，共四十二页。AB协议的描述P=a.QQ=t.d.Q+d.t.Q+b.P+a.b.Q超时-丢弃-重发丢弃-超时-重发成功并发性结果表明:活动性和安全性(无死锁,无活锁)第二十一页，共四十二页。AB协议的描述将进程R改为:

R=m.k.(d.R+b.R)AB协议全系统将变成:P=a.QQ=t.NIL+d.P+b.P+a.(d.Q+b.Q)死锁报文丢失成功并发性,但报文丢失并发性第二十二页，共四十二页。测试序列生成方法第二十三页，共四十二页。

一致性测试检测协议的实现与协议规范的符合程度叫协议一致性测试被测设备(ITU:ImplementationUnderTest)白合测试ITU可接收RESET,SET和STATUS三种命令,并给出回答黑合测试ITU不能接收RESET,SET和STATUS三种命令黑合测试模型本地测试模型分布测试模型远程测试模型第二十四页，共四十二页。本地测试IUTUTLT控制UT:UpperTesterLT:lowerTester同一个OS内第二十五页，共四十二页。分布测试IUTUTLT底层网络测试协议第二十六页，共四十二页。远程测试IUTLT+UT底层网络第二十七页，共四十二页。黑合测试要解决的问题黑合测试要解决三大问题RESET命令假定IUT支持RESET命令SET命令利用PATH序列代替SET命令STATUS命令利用CS序列代替SET命令第二十八页，共四十二页。124673A/mB/nC/lD/oA/mbB/nD/oC/lIUT看做FSM:x/y表示输入/输出SET(4)命令用PATH(4)=(A/m,C/o)或PATH(4)=(B/n,D/o)代替PATH序列第二十九页，共四十二页。124673A/mB/nC/lD/oA/mbB/nD/oC/lSTATUS(4)命令用CS(4)=(B/n,C/l)代替(B/n,C/l)是唯一标识状态4的输入/输出序列因此CS序列叫特征序列特征(CS)序列第三十页，共四十二页。非优化的黑合测试黑合测试的基本过程:1.RESETIUT2.输入PATH(i),将IUT置成状态i3.测试状态i状态j的转换4.输入CS(j),核对IUT是否为状态j第三十一页，共四十二页。UIO序列UniqueInput/OutputUIO与CS相同左图有两组UIO123a/1b/1a/0a/0b/1b/1UIO(1)=a/1TUIO(1)=2UIO(2)=(a/0,a/1)TUIO(2)=2UIO(3)=(a/0,a/0)TUIO(3)=1UIO(1)=a/1TUIO(1)=2UIO(2)=(a/0,a/1)TUIO(2)=2UIO(3)=(b/1,a/1)TUIO(3)=2第三十二页，共四十二页。DS序列DistinguishingSequenceDS是一组输入序列。对各个状态,DS相同，但输出不同左图只有一组有效的DSDS=(a,a)123a/1b/1a/0a/0b/1b/1ODS(1)=(1,0)ODS(2)=(0,1)ODS(3)=(0,0)第三十三页，共四十二页。W-set序列W-set一个由k组输入序列组成输入集合。对各个状态,W-set相同，但最后输出模式不同左图存在一组W-setW-set=(W1；W2）=（a；b，a）123a/1b/1a/0a/0b/1b/1OW-set(1)=(1;0)OW-set(2)=(0;0)OW-set(3)=(0;1)W1的最后输出W2的最后输出第三十四页，共四十二页。最短测试序列问题只使用一次RESET对于N个状态转换，构造N个测试案例每个测试案例由转换测试和CS序列组成下个测试案例从前个测试案例的结束状态开始N个测试案例串联起来，使测试序列最短123a/1b/1a/0a/0b/1b/1状态-1经a/1到状态-2的测试案例状态-2经b/1到状态-3的测试案例第二组UIO序列第三十五页，共四十二页。最短测试序列算法第一步：为每个转换构造测试案例e1=(a/1,UIO(2))=(a/1,a/0,a/1)=(1,a/1,2)起始状态结束状态转换123a/1b/1a/0a/0b/1b/1e1=(1,a/1,2)e2=(1,b/1,1)e3=(2,a/0,2)e4=(2,b/1,1)e5=(3,a/0,2)e6=(3,b/1,2)第三十六页，共四十二页。最短测试序列算法e1=(1,a/1,2)e2=(1,b/1,1)e3=(2,a/0,2)e4=(2,b/1,1)e5=(3,a/0,2)e6=(3,b/1,2)第二步：构造新的测试案例图，图G321e1e2e4e3e5e6第三十七页，共四十二页。最短测试序列算法第三步：添加弧,將图G变换成对称连通图321e1e2e4e3e5e6321e1e2e4e3e5e6b/1b/1第三十八页，共四十二页。最短测试序列