面向WSN協(xié)議的自動化測試系統(tǒng)研究與設計

1、面向wsn協(xié)議的自動化測試系統(tǒng)研究與設計【摘 要】現(xiàn)冇無線傳感器網絡（wsn）協(xié)議一致性測試自動化方法 尚不完善，給測試有效性和客觀性帶來不利影響，木文提出一種一致性測 試的自動化方法的體系結構，山測試用例生成器和測試結果分析器組成， 并基于該體系結構實現(xiàn)了一致性自動化測試系統(tǒng)。在實際應用中也證實了 本方法的適用性和有效性?！娟P鍵詞】wsn； 一致性測試；自動化；測試方法0引言無線傳感器網絡（ws7）標準體系以低成本、低功耗的雙向無線通信 技術解決方案為目標，該標準體系適用于消費電子、家庭和樓宇自動化、 工業(yè)控制、計算機外設等。對無線傳感器網絡進行全面的協(xié)議一致性測試, 對推廣這一高新技術的應

2、用以及推動無線傳感器網絡產業(yè)化進程具有十 分重要的意義。目前，有關無線傳感器網絡的協(xié)議一致性測試和互操作性測試的標準 已經制定，特別是手動測試系統(tǒng)的開發(fā)研究已經有了一些探索性的成果， 但是還非常的不完善，在無線傳感器網絡協(xié)議環(huán)境中實現(xiàn)代價太大，不能 完全滿足無線傳感器網絡測試應用的需要。所以，在無線傳感器網絡協(xié)議 自動化測試設計實現(xiàn)方面需要我們進一步的探索和研究，這對推動工業(yè)無 線技術的應用將起到積極的作用。本文主要對低速無線傳感器網絡協(xié)議一致性測試的自動化方法進行 研究，提出將通信協(xié)議測試和自動化測試相結合的方法，實現(xiàn)對測試過程 的自動執(zhí)行和測試結果的自動分析，并由此設計了無線傳感器網絡協(xié)議

3、自 動化測試系統(tǒng)，冇效的提高了測試效率。1協(xié)議一致性測試自動化理論基礎1.1 一致性測試基本理論協(xié)議一致性測試是為了確認被測實現(xiàn)(iut)與標準的一致程度，是 一種黑盒測試。通用的測試方法是在特定的網絡環(huán)境下通過使用一組測試 案例序列來比較實際與預期的輸出。其目的在于增加協(xié)議不同的實現(xiàn)能夠 互相工作的可能性，其中有代表性的協(xié)議一致性測試理論是tso/tec制定 的一套國際標準iso/iec 9646 (信息技術開放系統(tǒng)互連一致性測試方法和 框架)。圖1是一致性測試的基本示意圖oiut(implementation under test) 是根據規(guī)范的具體實現(xiàn)，是一個內部不可見的實體；規(guī)范(sp

4、ecification) 以某種形式化語言或者自然語言描述，但不管怎樣的描述形式，其根本都 是一個擴展自動機模型；測試儀(tester)根據規(guī)范為tut產生一組測試 序列(test sequence),然后觀察iut的外部行為是否符合規(guī)范的描述。圖1 一致性測試原理示意圖1.2自動化測試理論自動化測試是目前測試領域的發(fā)展方向，自動化測試能冇效地降低測 試成木、提高測試效率和測試覆蓋率。測試自動化的日標是對被測試系統(tǒng) 進行自動測試，提高測試的效率和客觀性。自動化測試過程中主要涉及的內容有下面幾個方面。自動測試輸入：工具錄制測試者所做的所有操作，并將這些操作寫成 工具可以識別的腳本。測試腳木技術：

5、用于自動測試過程中存放測試步驟、測試數據等相關 內容。測試結果的自動比較：將預期輸出與程序運行過程中的實際輸出進行 比較。自動測試執(zhí)行：工具讀取腳本并執(zhí)行腳本命令，可以重復測試者的操 作。在執(zhí)行腳木過程中可以完成測試結果的自動比較。2自動化測試系統(tǒng)的設計通過對低速無線傳感器網絡協(xié)議的深入研究，分析軟件測試、通信協(xié) 議測試和口動測試等相關理論知識，本文提出將通信協(xié)議測試和口動測試 相結合的方法,實現(xiàn)對測試過程自動執(zhí)行和測試結果的自動分析,是本系 統(tǒng)的創(chuàng)新點。如圖2所示，虛線框內測試步驟可以實現(xiàn)測試的自動執(zhí)行，其屮可視 化用例設計器、測試用例生成器完成測試用例的自動生成工作，測試用例 的口動生成是

6、測試自動執(zhí)行的關鍵部分。測試結果分析器則對測試結果進 行自動分析。圖2 致性測試過程的自動化部分測試用例的設計和生成是協(xié)議測試的關鍵和難點，如何生成最能發(fā)現(xiàn) 被測協(xié)議存在問題的測試用例，如何用最少的測試用例實現(xiàn)足夠人的覆蓋 率，是協(xié)議一致性測試的目標和難點。本文提出利用測試用例的自動生成 來解決這一問題。圖3測試用例生成器體系結構測試用例自動生成主要依靠測試用例自動生成器是來完成，是實現(xiàn)測 試自動執(zhí)行的核心。其體系結構如圖3所示，其中用例設計描述是文本文 件，描述測試用例的特性，選擇的算法不同，描述方式也會冇所不同。如 采用“基于形式規(guī)格說明的方法”用z, vdm, obj, larch等語言

7、描述, 采用“組合覆蓋方法”則用xml腳本描述，因為xml腳本的可擴展性比較 強，所以在目前的自動化測試系統(tǒng)中得到較多的使用。算法適配器為算法 提供接口，向上提供算法支持服務給描述解析器，向下兼容多種算法，兼 容多種算法能增強體系結構的擴展性和適用范圍。描述解析器在算法適配 器基礎上分析用例設計描述，將用例描述轉換成用例生成器可識別的內部 描述形式，并傳遞給用例生成器。用例生成器獲得來口描述解析器的內部 描述，根據描述自動生成可執(zhí)行測試用例?？蓤?zhí)行的測試用例支持多種形 式存儲，如內存存儲、文本存儲、數據庫存儲等，具體的存儲格式隨著測 試執(zhí)行的需求變化。3 一致性自動化測試系統(tǒng)的實現(xiàn)為了驗證體系

8、結構的適用性和有效性，搭建了基于microsoft vs 2010> sql serve 2005、"分類樹方法”、gdi+ (graphics device interface) 來實現(xiàn)無線傳感器網絡協(xié)議一致性測試的自動化系統(tǒng)。其屮gdi+完成系統(tǒng)屮的可視化用例設計器工作，它是一個語法可控制 的、可視化、圖形化的編輯器，幫助我們更加有效地使用分類樹方法進行 測試用例的設計。分類樹方法是黑盒測試中的一種部分測試方法，是一種 有效的功能測試方法。分類樹方法的基本思想是：首先逐層劃分測試對象 的輸入域，然示將劃分的獨立的類結合為無兀余的測試用例，這些測試用 例覆蓋了整個輸入數據域。

9、算法適配器、描述解析器、用例生成器、分類 樹方法均使用microsoft vs 2010實現(xiàn)。sql server 2005降低了管理數據基礎設施和發(fā)送觀察和信息給所冇 用戶的成木，并具有可信任，高效，智能的特點。因此本文將測試系統(tǒng)及 被測試網絡信息存儲在sql server 2005數據庫中，用來在自動執(zhí)行測試 用例時調用并存放測試結果信息。自動化測試系統(tǒng)在實際應用時，首先用 gdi+構建測試用例設計，也就是生成xml語言描述的用例說明，然后描述 解析器解析該用例說明并牛成測試用例模板（系統(tǒng)內部格式），由用例牛 成器生成可執(zhí)行的測試用例，調用sql server 2005中存放的測試網絡信

10、息和測試配置信息執(zhí)行測試用例并生成測試報告。本系統(tǒng)中人工只參與第 一步，即用gdi+技術構建測試用例設計，其余部分均自動完成，提高了測 試工作的效率和客觀性。該實現(xiàn)已應用于國家科技重大專項“信息匯聚傳 感器網絡綜合測試與驗證評估環(huán)境”屮，限于篇幅測試過程不再贅述，經 過測試發(fā)現(xiàn)了一些隱藏的無線傳感器網絡協(xié)議一致性測試問題，提高了一 致性測試有效性和客觀性，也證明了本文所提出的一致性測試口動化方法 的有效性和實用性。4結語在分析了現(xiàn)冇協(xié)議-致性測試和自動化測試理論后，本文提出了一致 性測試的自動化方法，并基于這個方法設計實現(xiàn)了一致性測試系統(tǒng)，在實 際應用本系統(tǒng)時發(fā)現(xiàn)了一些隱藏的無線傳感器網絡協(xié)議一致性問題，提高 了無線傳感器網絡協(xié)議一致性測試的有效性和客觀性，證明了該方法的有 效性和實用性?！緟⒖嘉墨I】1 iso/iec 9646-1 information technology open systems interconnection conformance test