Методы синтеза проверяющих тестов с гарантированной полнотой для контроля дискретных управляющих систем на основе временных автоматов
Диссертация
Актуальность проблемы. Тестирование является неотъемлемой частью жизненного цикла любой управляющей системы. Цена ошибки в таких системах резко возрастает по мере нарастания сложности и важности решаемых задач, и существенный прогресс в области тестирования таких систем связывается с развитием формальных методов. При синтезе проверяющих и диагностических тестов для дискретных управляющих систем… Читать ещё >
Содержание
- 1. Основные понятия и краткий обзор литературы
- 1. 1. Конечные автоматы
- 1. 2. Конечные автоматы с временными задержками
- 1. 3. Отношения между временными автоматами
- 1. 4. Модели неисправности и проверяющие тесты с гарантированной полнотой
- 1. 4. 1. Полные проверяющие тесты
- 1. 4. 2. Построение теста перечислением неисправностей
- 1. 4. 3. Модель «черного ящика» для классических конечных автоматов
- 1. 4. 4. Синтез проверяющего теста для конечного автомата на основе обхода графа переходов
- 1. 4. 5. Модель «серого ящика» (мутационный автомат) для классических конечных автоматов
- 1. 5. Синтез полных проверяющих тестов для временных автоматов
- 1. 5. 1. Автоматная модель Алюра и Дилла
- 1. 5. 2. Автоматная модель с задержками на переходах и выходах
- 1. 6. Выводы по главе
- 2. Построение проверяющих тестов для временных автоматов на основе классического конечного автомата
- 2. 1. Построение соответствующего конечного автомата
- 2. 1. 1. Метод построения конечного автомата для удаления переходов по задержке
- 2. 1. 2. Соответствие между временным автоматом и построенным конечным автоматом
- 2. 2. Построение проверяющих тестов для временного автомата на основе соответствующего конечного автомата
- 2. 2. 1. Алгоритм построения проверяющего теста на основе соответствующего конечного автомата
- 2. 2. 2. Построение проверяющих тестов на основе явного перечисления неисправностей
- 2. 2. 3. Построение полных проверяющих тестов относительно выходных неисправностей
- 2. 2. 4. Построение проверяющих тестов для проверки переходов временного автомата
- 2. 3. Пример проверки доступных реализаций телекоммуникационного протокола ТТТР проверяющим тестом, построенным на основе обхода графа переходов временного автомата
- 2. 3. 1. Временной автомат, описывающий поведение протокола ТРТР, и построение проверяющего теста по временному автомату
- 2. 3. 2. Экспериментальные результаты
- 2. 4. Экспериментальные результаты по построению полных проверяющих тестов для случайно сгенерированных автоматов
- 2. 5. Результаты главы
- 2. 1. Построение соответствующего конечного автомата
- 3. Метод синтеза проверяющих тестов для временных автоматов относительно модели «черного ящика»
- 3. 1. Модель «черного ящика» для временных автоматов
- 3. 2. Необходимые и достаточные условия эквивалентности временных автоматов
- 3. 3. Синтез полного проверяющего теста для временных автоматов относительно модели «черного ящика»
- 3. 3. 1. Множества различимости и достижимости для временного автомата
- 3. 3. 2. Построение проверяющего теста при т-п
- 3. 3. 3. Построение полного проверяющего теста при т > п
- 3. 4. Оценка сложности проверяющих тестов относительно модели «черного ящика»
- 3. 5. Экспериментальные результаты построения полных проверяющих тестов относительно модели «черного ящика»
- 3. 6. Результаты главы
- 4. Адаптация метода синтеза тестов для различных моделей неисправности
- 4. 1. Построение проверяющего теста для временных автоматов с фиксированным набором задержек
- 4. 2. Построение проверяющего теста для временных автоматов в случае, когда неисправность может только увеличить длину задержки
- 4. 3. Отношения между временными автоматами в зависимости от времени обработки входных воздействий
- 4. 4. Синтез тестов для проверки времени обработки входных воздействий
- 4. 5. Результаты главы
Список литературы
- Бурдонов И.Б. Использование конечных автоматов для тестирования программ / И. Б. Бурдонов, A.C. Косачев, В. В. Кулямин // Программирование. — 2000. — № 2. — С. 12−28.
- Василевский М.П. О распознавании неисправности автоматов // Кибернетика. 1973. — № 4. — С. 93−108.
- Гилл А. Введение в теорию конечных автоматов / А. Гилл- под ред. П. П. Пархоменко. М.: Наука, 1966. — 272 с.
- Громов M.JI. Разработка методов синтеза условных тестов для автоматных моделей с недетерминированным поведением: дис. на соискание ученой степени канд. физ.-мат. наук / M. J1. Громов. Томск, 2009. — 154 с.
- Громов M. J1. Синтез условных различающих экспериментов для автоматов с недетерминированным поведением / M.JI. Громов, Н. В. Евтушенко // Прикладная дискретная математика. Томск, 2009. — № 4(6). — С. 90−101.
- Громов M.JI. Синтез различающих экспериментов для временных автоматов / M.JI. Громов, Н. В. Евтушенко. // Программирование. 2010. -№ 4. — С. 40−50.
- Дорофеева М.Ю. Исследование и разработка конечно-автоматных методов синтеза проверяющих тестов для управляющих систем: дис. на соискание ученой степени канд. тех. наук / Дорофеева М. Ю. Томск, 2007. — 145 с.
- Дмитриев И.М. Синтез проверяющих тестов с гарантированной полнотой для временных автоматов с конечными задержками / И. М. Дмитриев, М. В. Жигулин // Известия высших учебных заведений: Физика. 2010. -Т. 53, № 9/3 — С. 196−198.
- Евтушенко Н.В. Метод построения эксперимента для произвольного детерминированного автомата / Н. В. Евтушенко, А. Ф. Петренко // Автоматика и вычислительная техника. 1990. — № 5. — С. 73−76.
- Ю.Евтушенко Н. В. Недетерминированные автоматы: анализ и синтез. 4.1. Отношения и операции: учеб. пособие / Н. В. Евтушенко, А. Ф. Петренко, М. В. Ветрова. Томск: Томский государственный университет, 2006. -142 с.
- Жигулин М.В. Оценка полноты проверки при пассивном тестировании на основе автоматной модели / М. В. Жигулин, А. В. Коломеец // Известия Томского политехнического университета. 2009. — Т. 314, № 5. — С. 225 228.
- Жигулин М.В. Необходимое и достаточное условие /-эквивалентности временных автоматов / М. В. Жигулин, И. М. Дмитриев // VI Всесибирский конгресс женщин-математиков: материалы Всероссийской конференции. -Красноярск, 2010.-С. 137−141.
- Жигулин М.В. Синтез тестов с гарантированной полнотой для временных автоматов / М. В. Жигулин, И. М. Дмитриев, Н. В. Евтушенко // Известия Томского политехнического университета. 2010. — Т. 316, № 5. — С. 104 110.
- Жигулин М.В. Алгоритм синтеза проверяющего теста с гарантированной полнотой для конечных временных автоматов с фиксированным набором задержек для модели «черного ящика» / М. В. Жигулин, И. М. Дмитриев,
- Д.Д. Попов // Новые информационные технологии в исследовании сложнь1х структур: тезисы докладов восьмой Российской конференции с международным участием. Томск, 2010. — С. 50.
- Жигулин М.В. Тестирование программной реализации протокола IRC на основе модели расширенного автомата / М. В. Жигулин, A.B. Коломеец, Н. Г. Кушик, A.B. Шабалдин // Известия Томского политехнического университета. 2011. — Т. 318, № 5 — С. 81 -84.
- Карибский В.В. Основы технической диагностики / В. В. Карибский, П. П. Пархоменко, Е. С. Согомонян, В. Ф. Халчев -М.: Энергия, 1976. 464 с.
- Куфарева И.Б. Применение недетерминированных автоматов в задачах синтеза проверяющих тестов в системах логического проектирования: дис. на соискание ученой степени канд. тех. наук / И. Б. Куфарева. Томск, 2000. — 168 с.
- Матросова А.Ю. Алгоритмические методы синтеза тестов. Томск: Изд-во Томского госуниверситета, 1990. — 207 с.
- Мур Э. Умозрительные эксперименты с последовательными машинами. / Э. Мур, Автоматы. Сб. статей под ред. К. Шеннона, Д. Маккарти. М.: Изд-во иностр. лит, 1956. — С. 179−213.
- Трахтенброт Б.А. Конечные автоматы. Поведение и синтез / Б. А. Трахтенброт, Я. М. Барздинь. М.: Наука, 1970. — 396 с.
- Adjar N. Testing real-time systems using TINA / N. Adjar, P. De Saqui-Sannes, К. M. Rahmouni // Testing of software and communication systems. Lecture notes in computer science. 2009. — Vol. 5826. — P. 1−15.
- Advanced TFTP Электронный ресурс. Электрон, текст, дан. — Geeknet, 2011. — URL: http://freecode.com/projects/atftp (дата обращения: 06.09.2011).
- Alur R. A theory of timed automata / R. Alur, D.L. Dill // Theoretical computer science.-1994.-Vol. 126, No. 2.-P. 183−235.
- Alur R. Automata-theoretic verification of real-time systems / R. Alur, D.L. Dill // In formal methods for real-time computing, trends in software series. 1996. -P. 55−82.
- Apache commons net Электронный ресурс. Электрон, текст, дан. — The Apache software foundation, 2001−2011. — URL: http://commons.apache.org/net (дата обращения: 06.09.2011).
- Baumgarten В. Timed systems behaviour and conformance testing a mathematical framework / B. Baumgarten // International federation for information processing. — 1996. — P. 89−104.
- Bochmann G.V. Protocol testing: review of methods and relevance for software testing / G. von Bochmann, A. Petrenko. // Proceedings of the international symposium on software testing and analysis. Washington, USA, 1994. — P. 109 124.
- Bosnacki D. Integrating real time into SPIN: a prototype implementation / D. Bosnacki, D. Dams // Proceeding of formal description techniques and protocol specification, testing and verification. Netherlands, 1998. — P. 423−439.
- Brinksma E. Testing transition systems: an annotated bibliography / E. Brinksma, J. Tretmans // Modeling and verification of parallel processes. Lecture notes in computer science. 2001. — Vol. 2067 — P. 187−195.
- Cao T.-D. Testing of web services: tools and experiments / T.-D. Cao, R. Castanet, P. Felix, G. Morales // IEEE Asia Pacific services computing conference. — Jeju, Korea, 2011. — P. 78−85.
- Cardell-Oliver R. A practical and complete algorithm for testing real-time systems / R. Cardell-Oliver, T. Glover // Formal techniques for real-time fault tolerant systems. Denmark, 1998. — P. 251−261.
- Chen W.H. Executable test sequences for the protocol data flow property // Proceedings of the 21st International conference on formal techniques for networked and distributed systems. 2001. — P. 285−299.
- Chow T.S. Test software design modeled by finite state machine // IEEE Transactions on software engineering. 1978. — Vol. SE-4(3). — P. 178−187.
- Dorofeeva M. Experimental evaluation of FSM-based testing methods / M. Dorofeeva, K. El-Fakih, A.R. Cavalli, N. Yevtushenko // IEEE International conference on software engineering and formal methods. 2005. — P. 23−32.
- Dorofeeva M. FSM-based conformance testing methods: A survey annotated with experimental evaluation / M. Dorofeeva, K. El-Fakih, S. Maag, A.R. Cavalli, N. Yevtushenko // Information and software technology. 2010. — Vol. 52(12). -P. 1286−1297.
- El-Fakih K. Fault diagnosis in extended finite state machines / K. El-Fakih, S. Prokopenko, N. Yevtushenko, G. Bochmann // Testing of communicating systems. Lecture notes in computer science. 2003 — Vol. 2644. — P. 197−210.
- El-Fakih K. FSM-based incremental conformance testing methods / K. El-Fakih, N. Yevtushenko, G. von Bochmann // IEEE Transactions on software engineering. 2004. — Vol. 30(7). — P. 425−436.
- El-Fakih K. Testing timed finite state machines with guaranteed fault coverage / K. El-Fakih, N. Yevtushenko, H. Fouchal // Formal techniques for networked and distributed systems. Lecture notes in computer science. 2009. — Vol. 5826. -P. 66−80.
- En-Nouaary A. Timed test cases generation based on state characterization technique / A. En-Nouaary, R. Dssouli, F. Khendek, A. Elqortobi // Proceedings of the real-time systems symposium. 1998. — P. 220−229.
- En-Nouaary A. Timed Wp-method: testing real-time systems / A. En-Nouaary, R. Dssouli, F. Khendek // In proceedings of IEEE Trans, software eng. -Vol. 28(11).-2002.-P. 1023−1038.
- En-Nouaary A. A guided method for testing timed input output automata / A. En-Nouaary, R. Dssouli // Testing of communicating systems. Lecture notes in computer science. 2003. — Vol. 2644. — P. 211−224.
- Favreau J.P. Automatic generation of test scenario skeletons from protocol specifications written in ESTELLE / J.P. Favreau, R.J. Linn // Proceedings of the protocol specification, testing, and verification, VI. North-Holland, 1986. -P. 191−202.
- Fujiwara S. Test selection based on finite state models / S. Fujiwara, G. von Bochmann, F. Khendek, M. Amalou, A. Ghedamsi // IEEE Transactions. 1991. -Vol. SE-17, No. 6.-P. 591−603.
- Gomez R. Discrete timed automata and MONA: description, specification and verification of a multimedia stream / R. Gomez, H. Bowman // Formal techniques for networked and distributed systems Berlin, Germany, 2003. — P. 177−192.
- Gonenc G. A method for the design of fault detection experiments // IEEE Trans, computers. 1970. — Vol. C-19, No. 6. — P. 551−558.
- Gromov M. Deriving test suites for timed finite state machines / M. Gromov, D. Popov, N. Yevtushenko // Proceedings of IEEE East-west design & test symposium. 2008. — P. 339−343.
- Hartmanis J. Algebraic structure theory of sequential machines / J. Hartmanis, R. Stearns. New York: Prentice-Hall, 1966. — 210 p.
- Hennie F.C. Fault detecting experiments for sequential circuits // Proceedings of the 5th Annual symposium on switching circuit theory and logical design. 1964. -P. 95−110.
- Hierons R. M Testing from a stochastic timed system with a fault model / R.M. Hierons, M.G. Merayo, M. Nunez // Journal of logic and algebraic programming. 2009. — Vol. 72(8). — 98−115.
- Kam T. Synthesis of finite state machines: functional optimization / T. Kam and etc. Boston, MA, USA: Kluwer Academic Publishers, 1997 — 282 p.
- Khoumsi A. Test cases generation for nondeterministic real-time systems / A. Khoumsi, T. Jeron, H. Marchand // Formal approaches to software testing. -2003.-Vol. 2931.-P. 131−146.
- Koufareva I. Test generation driven by user-defined fault models / I. Koufareva, A. Petrenko, N. Yevtushenko. // Testing of communicating systems: methods and applications. Hungary, 1999. — P. 215−223.
- Krichen M. Conformance testing for real-time systems / M. Krichen, S. Tripakis // Formal methods in system design. 2009. — Vol. 34, No. 3. — P 238−304.
- Laroussinie F. CMC: a tool for compositional model-checking of real-time systems / F. Laroussinie, K. Larsen // Formal description techniques and protocol specification, testing and verification. 1998. — P. 439−456.
- Lee D. Conformance testing of protocols specified as communicating finite state machines a guided random walk based approach / D. Lee, K.K. Sabnani, D.M. Kristol, S. Paul // IEEE Transactions on communications. — 1996. -Vol. 44(5). — P. 631−640.
- Lee D. Principles and methods of testing finite state machines a survey / D. Lee, M. Yannakakis // Proceedings of the IEEE. — 1996. — Vol. 84(8). — P. 1090−1123.
- Lynch N. An introduction to input/output automata / N. Lynch, M. Tuttle // CWI Quarterly. 1989. — Vol. 2. — P. 219−246.
- Lynch N. Hybrid i/o automata. Hybrid systems III. / N. Lynch, R. Segala,
- F. Vaandrager, H.B. Weinberg // Lecture notes in computer science 1996. -Vol. 1066.-P. 496−510.
- Mammar A. A systematic approach to integrate common timed security rules within a TEFSM-based system specification / A. Mammar, W. Mallouli, A. Cavali // Information and software technology. 2012. — Vol. 54(1). — P. 8798.
- Mattiello-Francisco F. InRob: An approach for testing interoperability and robustness of real-time embedded software / F. Mattiello-Francisco, E. Martins, A. Cavalli, E.T. Yano // Journal of systems and software. 2012. — Vol. 85. -P. 3−5.
- Morales G. Timed extended invariants for the passive testing of web services /
- G. Morales, S. Maag, A. Cavalli, W. Mallouli, E.M. de Oca, B. Wehbi // IEEE International conference on web services. 2010. — P. 592−99.
- Merayo M.G. Extending EFSMs to specify and test timed systems with action durations and time-outs / M.G. Merayo, M. Nunez, I. Rodriguez // IEEE Transactions on computers. 2008. — Vol. 57(6). — P. 835−844.
- Merayo M.G. Formal testing from timed finite state machines / M.G. Merayo, M. Nunez, I. Rodriguez // Computer networks. 2008. — Vol. 52(2). — P. 432 460.
- Petrenko A. Test suite generation for a given type of implementation errors /tV
- A. Petrenko, N. Yevtushenko // Proceedings of IFIP 12 International conference on protocol specification, testing and verification. 1992. — P. 229−243.
- Petrenko A. Fault models for testing in context / A. Petrenko, N. Yevtushenko, G. von Bochmann // Formal techniques for networked and distributed systems. -1996.-P. 163−178.
- Poage J.F. Derivation of optimal test sequences for sequential machines /th
- J.F.Poage, E.J. McCluskey Jr. // Proceedings of the IEEE 5 Symposium on switching circuits theory and logical design. 1964. — P. 121−132.
- Ru Dai Z. Timed TTCN-3 A real time extension for TTCN-3 / Z. Ru Dai, J. Grabowski, H. Nuekirchen // Testing of communicating systems XIV. — 2002. -P. 407−425.
- Sabnani K. A protocol test generation procedure / K. Sabnani, A. Dahbura // Computer networks and ISDN systems. 1988. — Vol. 15, No. 4. — P. 285−297.
- Simao A. Generating reduced tests for FSMs with extra states / A. Simao, A. Petrenko, N. Yevtushenko // Lecture notes in computer science. 2009. -Vol. 5826-P. 129−145.
- Sollins K. RFC 1350 The TFTP protocol (revision 2) Электронный ресурс. // Internet FAQ archives: online education. — Электрон, текст, дан. — URL: http://www.faqs.org/rfcs/rfcl350.html (дата обращения: 04.09.2011).
- Springintveld J. Testing timed automata / J. Springintveld, F. Vaandrager, P. D’Argenio // Theoretical computer science. 2001. — Vol. 254 — P. 225−257.
- Starke P.H. Abstract automata / P.H. Starke North-Holland: American Elsevier, 1972.-419 p.
- Tan Q.M. Test generation for specifications vodeled by input/output automata / Q.M. Tan, A. Petrenko // The Proceedings of the IFIP 11th International workshop on testing of communicating systems. Deventer, Netherlands, 1998. — P. 83 100.
- Tretmans J. Test generation with inputs, outputs and quiescence // Proceedings of the 2nd International workshop on tools and algorithms for construction and analysis of systems. London, UK, 1996. — P. 127−146.
- Tretmans J. Model based testing with labelled transition systems // Formal methods and testing. Lecture notes in computer science. 2008. — Vol. 4949 -P. 1−38.
- Tripakis S. Folk theorems on the determinization and minimization of timed automata // Formal modeling and analysis of timed systems. Lecture notes in computer science. 2004. — Vol. 2791. — P. 182−188.
- Vuong S.T. The UlOv-method for protocol test sequence generation / S.T. Vuong, W.W. L. Chan, M.R. Ito // Proceedings of the 2nd IFIP International workshop on protocol test systems. 1989. — P. 161−175.
- Walter T. Real-time TTCN for testing real-time and multimedia systems / T. Walter, J. Grabowski // The proceedings of the International workshop on testing of communicating systems. 1997. — Vol. 6. — P. 37−56.
- Zhigulin M. FSM-Based Test Derivation Strategies for Systems with Time-Outs / M. Zhigulin, N. Yevtushenko, S. Maag, A. Cavalli // 11th International conference on quality software. Madrid, 2011. — P. 141−150.