Nghiên cứu kỹ thuật sinh ca kiểm thử từ mô hình máy hữu hạn trạng thái

Research the method to generate test case from finite state machine model NXB H. : ĐHCN, 2012 Số trang 58 tr. +

Nghiên cu k thut sinh ca kim th t mô hình máy hu hn trng thái Research the method to generate test case from finite state machine model  trang 58 tr. +  Thùy Linh i hc Công ngh Lu: Công ngh phn mm; Mã s: 60 48 10 Cán b ng dn khoa hc:  o v: 2012 Abstract. Trình bày v mô hình FSM và cách biu din mt FSM theo kiu li th hoc dng bng. Ngoài ra, trình bày mt s tính cht ca mt máy hu hn trng thái. Nghiên cu mt s nh chui kim chng trng thái ci vào  ra duy nht (UIO), chui phân bit (DS), chuu mi quan h mô phng ca hai FSM và kim th s mô phng ca hai FSM và tng hp các lng gt FSM.  bao ph ca mô hình máy hu hn trng thái và la ch bao ph tt nh làm ti sinh ca kim thm th   c th  ng kt nhng kt qu ng phát trin nghiên cu tip theo. Keywords: Công ngh phn mm; Kim th phn mm; K thut sinh ca; Mô hình máy Content. I. C1.   A. 1.1. Đặt vấn đề Hin nay có rt nhiu h thng có th c t t máy tr thng c truyn thông, h thu khin, h thy vic nghiên cu p cn chính th kim th các máy trng thái hu h khám phá các khía cnh ca hành vi ca chún m bo cha h thng. Tuy nhiên tính chính xác ca h tht so vc t  nào, khi nào thì mt h thc gi là chp nhc thì hin nay các tài lit rt chung chung. Trong lui thiu khái nim mô phng ca hai máy hu hn tr p nhc ca h thm th da trên mô hình máy hu hn tr kim th s mô phng ca hai máy hu hn trng thái. B. 1.2. Nội dung nghiên cứu Lup trung nghiên cu mt s nh chui kim chng tr chui vào  ra duy nht (UIO), chui phân bit (DS), chum th h thng da trên mô hình máy hu hn tr t m th  kim th t có mô phng bc t phn mm theo mô hình máy hu hn trng thái hay không. C. 1.3. Cấu trúc luận văn Phn còn li ca lu Chương 2: Máy hữu hạn trạng thái (FSM).  mô hình FSM và cách biu din mt FSM theo kiu li th hoc dng b mt s tính cht ca mt máy hu hn trng thái. Chương 3: Một số phương pháp xác định chuỗi kiểm chứng trạng thái.  mt s nh chui kim chng trng thái ci vào  ra duy nht (UIO), chui phân bit (DS), chu Chương 4: Kiểm thử dựa trên mô hình FSM. Ngoài vic trình bày mi quan h mô phng ca hai FSM và kim th s mô phng cng hp các lng gp khi cài t FSM. Chương 5: Kỹ thuật sinh ca kiểm thử. Ngoài vi bao ph ca mô hình máy hu hn trng thái và la ch bao ph tt nh làm ti sinh ca kim th m th   c th  Chương 6: Kết luận tng kt nhng kt qu c ca lung phát trin nghiên cu tip theo. II. C2. MÁY    THÁI (FSM) A. 2.1. Định nghĩa FSM Máy hu hn trng thái là mt b M = <S, I, O, s o         s 0 là tr     B. 2.2. Biểu diễn FSM 1) 2.2.1. Biểu diễn kiểu liệt kê Cho FSM M 1 = <S, I, O, s 0    0   1 , s 2 ., s n }   1 , i 2 , ., i n }   i ,s j ) = s t ∀ i i ∈ I và s j , s t ∈ S   i ,i k ) = o t  i ∈ S; ∀ i k ∈ I; ∀o t ∈ O 2) 2.2.2. Biểu diễn bằng đồ thị Các FSM và các yu t c  c biu din b .       gm:                  (node)   .                                        Ví d v biu din b th ca FSM M 1 : Hình 2.1: Minh họa việc biểu diễn FSM M 1 bằng đồ thị 3) 2.2.3. Biểu diễn bằng dạng bảng Mt FSM có th biu din bng dng bng, b        (N x N ô) C. 2.3. Một số tính chất của FSM         Các thut toán trình bày trong lu áp dng vi FSM có tính ch chui input y  chui phân bit các trng thái s c trình bày   III. C3.    PHÁP TÌM     THÁI Chui kim chng trng thái (state verification sequence) là chui mà có th phân bit trng thái này vi trng thái khác ca mt FSM. Theo [5] có 3 loi chu kim chng trng thái c   - Output sequence)     sequence) Các phn tip theo s trình bày chi ti tìm 3 loi chui này. A. .1. Chuỗi vào – ra duy nhất (Unique Input - Output sequence) 1) 3.1.1. Một số khái niệm  -   i   i M  i , y)  j  j và ∀s j ∈ M. 2) 3.1.2. Thuật toán sinh cây UIO Input:  Output: cây UIO. Phương pháp: Thc hic sau Bước 1: t ψ là mt tp các vec-ng da vec-u c gán là không kt thúc. Bước 2: Tìm mt phn t ∈ ψ  Nu không tn ti phn t y thì thut toán kt thúc. Bước 3:  i /b i ψ vi ∀a i /b i ∈ L. p nht cây UIO. Bước 4: N i /b i  Bước 3 thu kin ct t mt nút kt thúc. Bước 5: Quay lc 2. Ví dụ: Cho FSM G1 như sau: Hình 3.1: Đồ thị mô tả FSM G1 Cây UIO ca FSM G 1 c xây d Hình 3.2: Cây UIO của FSM G1 ở Hình 3.1. T cây UIO cc chui UIO  Bảng 3.1 Chuỗi UIO của FSM G 1 Trạng thái Chuỗi vào Chuỗi ra A 010 000 B 010 001 C 1010 0000 D 11010 00000 B. 3.2. Chuỗi phân biệt (Distinguishing sequence) 1) 3.2.1. Một số khái niệm Cho FSM M = <S, I, O, s 0    i  j ∀s i , s j ∈ S và s i = s j . 2) 3.2.2. Thuật toán sinh cây DS Input : M = <S, I, O, s 0  Output: Cây DS. Phương pháp:  Bước 1: ψ ψ   Bước 2: ψ ∈ ψ   Bước 3: Tính toán ψ’ và thêm ψ’ vào ψ ∀a ∈   Bước 4: Bước 3  ψ’  Bước 5: Bước 2  Hình 3.2: Đồ thị mô tả FSM G2. G 2  Hình 3.3: Cây DS của FSM G 2 ở Hình 3.2 Chui phân bit ca các trc kim chng ti bi. Bảng 3.3 Bảng chuỗi phân biệt của các trạng thái của FSM G 2 Trạng thái Chuỗi vào Chuỗi ra A 11 00 B 11 11 C 11 10 D 11 01 C. 3.3. Chuỗi đặc trưng (Characterizing sequence) 1) 3.3.1. Một số khái niệm   trong FSM M  - k là  1 , W 2 , ., W n .  n i = 1 W i = Q  i  i và s j  j  i và s j   2) 3.3.2. Phương pháp tìm W Bước 1: Xây dng 1 chui cc k ca tp trng thái Q, gi s là P 1 , P 2  P m . Bước 2: c k theo th t c l tìm chui phân bit cho mi cp trng thái. IV. C4.    TRÊN MÔ HÌNH FSM A. 4.1. Mối quan hệ mô phỏng của hai FSM ⊆ S 1 × S 2 là quan h mô phng t FSM M S = <S 1 , I, O, s 01  1  1 > thành FSM M I = <S 2 , I, O, s 02  2  2 > nu: 1. (s 01 , s 02 ) ∈  2. (s 1 , s 2 ) ∈  {∀i ∀o ∀s 1  1 <i/oM S > s 1  [(s 2 <i/oM I >s 2 ∧ (s 1  2 ∈  N tn ti thì M I mô phng M S. t M I M S , hay nói cách khác M I mô phng M S . Tuy nhiên vic t M I có th có li dn M I không mô phng M S n tip theo s  kim th  kim th xem M I có mô phng M S hay không. B. 4.2. Kiểm thử dựa trên mô hình FSM Mt h thc t bi FSM M S t bng M I . Kim th xem h thng M I t c t M S hay không bng cách so sánh hành vi ca hai máy trng thái da trên s quan sát hành vi input/output ca M I gi là kim tra s phù hp hay s tìm li [6].   phù h   chúng ta có th t lun M I hoc t M S ? Trong lu xut khái nim mô ph M I c t hay không. y, bài toán  m th xem M I có mô phng M S hay không, nu M I không mô phng M S thì có lt. m th vi vic kim chng tr giúp tr li xem FSM M I có mô phng M S ng cc th hi Hình 4.3: Mô hình khái niệm kiểm thử với việc kiểm chứng trạng thái C. 4.3. Một số lỗi thường gặp khi kiểm thử sự mô phỏng của 2 FSM Khi có bc t FSM M S = < S 1 , I, O, s 01  1  1 > và h thng cài t FSM M I = < S 2 , I, O, s 02  2 ,  2 > , mt câu ht ra là FSM M I có mô phng FSM M S hay không? Bng tng hp thông tin 4.1 sau là li gii này Bảng 4.1: Tổng hợp các trường hợp lỗi khi cài đặt M I ∃ 1 (s 01 , x) =  2 (s 02 , x) ∃ 1 (s 01 , x  2 (s 02 , x) ∃ 1 (s 1   2 (s 2 , a)] ∃ 1 (s 2   2 (s 2  ∃ 1 (s 2 , x) =  2 (s 2  Kt lun - T - - - No T F T - - No T F F T - No T F F F T Yes  I không mô phng M S  I có mô phng M S y qua bng tng hp 4.1 ta có th thy mt s lng gp khi kim th s mô phng ca hai  1. Ln output: Output ng vi transition t s 2 s 2 a M I không ging vi output ng vi transition s 1 s 1 a M S . 2. Ln trng thái: - Tru ca M I không mô phng tru ca M S - Trng thái tip theo ca mt chuyn trng thái ca M I không mô phng trng thái trng thái tip theo ng vi chuyn trng ca M S . V. C5.   SINH CA  TH A. 5.1. Độ bao phủ mô hình máy hữu hạn trạng thái  kim th FSM M I thì cn thit k bao nhiêu ca kim th  bic s ca kim th   s   bao ph  bao ph tr bao ph chuyn trng thái (transition coverage). 1) 5.1.1. Độ bao phủ trạng thái (state coverage)   bao ph trng thái ta la chn chui các chuyi trng thái sao cho mi trng thái t mt ln [5]. 2) 5.1.2. Độ bao phủ chuyển trạng thái (transition coverage)   bao ph chuyn trng thái ta la chn chui các chuyn trng thái sao cho mi chuyn trt mt ln [5]. Bài toán này s i vit c các cnh ca m th ng sao cho mi cc qua ít nht mt ln. Vì mi cnh c th i mt s chuyn trng thái mà các trng thái là hu hn nên vi hoàn toàn có th thc hic.   bao ph chuyn trng thái ta xây dng cây kim th t mô hình FSM. Cây kim th ca mt FSM là mt cây có gc là tru. T tru, nó cha ít nht m tru ti các trng thái còn li ca FSM [2]. ng cây kim th Bước 1: Gc ca cây kim th là tru. Bước 2: Gi s rng cây kim th c xây dn mc k, mc th k+1 s c xây d sau: Chn mt node n ti mc k. Nu n xut hin  mc bt k t n k thì n là node lá và không xây dng thêm nhánh này. Nu n không phi là node lá thì tip tc xây dng nhánh này bng cách thêm mt nhánh t n ti node mi m nu d(n, x) = m. Gán nhãn ca nhánh này là x/y v Lp lc này vi tt c các nút  mc k Tip theo ta tìm tp bao ph trng thái P t cây kim th. Tp bao ph trng thái P = {p 1 , p 2  n } là mt tp tt c các chui con p i th hing dn con bu t nút gc trong cây kim th, ni các nhãn theo các cnh cng dc mt chui thuc P. B. 5.3. Kỹ thuật sinh ca kiểm thử Ca kim th tt là ca kim th có th bao ph toàn b mô hình FSM. Do vy ta ch bao ph chuyn trng thái, n bao ph là 100% thì có th phát hic tt c các li v output và các li v trng thái. 1) 5.1.3. Khuôn dạng ca kiểm thử Thông ng khuôn dng ca mt ca kim th bao gm thông tin sau: Bảng 5.1: Khuôn dạng ca kiểm thử TC_ID Pre-Con Input Expected Output Post-Con TC_1 Thông tin tin u kin Thông tin Input Thông tin kt qu i Thông tin hu u kin C. 5.2. Phương pháp sinh ca kiểm thử T c t M S , ta sinh ca kim th  kim th M I  1. Sinh cây kiểm thử và tìm tập bao phủ chuyển trạng thái Vm th p bao ph chuyn tr bày ti mc này ta có tp bao ph chuyn trng thái P. 2. Tìm chuỗi kiểm chứng trạng thái Áp dng m tìm chui kim chng. Gi s chui kim chc là x. 3. Sinh ca kiểm thử Vi mi phn t ca tp chuyn trng thái hay vi mng dn con trên cây kim th kt hp vi vic kim chng tri vi trng trng thái cui cùng cng dn con s sinh ra mt ca kim th. Ngoài ra, cn phi thit k thêm mt ca kim th  kim th xem tru ca M I có mô phng tru ca M S  kim th tru ca M I có mô phng M S hay không ta dùng chui kim ch kim th. Vì vu vào ca ca kim th này là chui kim chng, kt qu i là output sinh ra t FSM M S . D. 5.3. Ví dụ Cho FSM M S c biu din b th sau: Hình 5.5: Đồ thị biểu diễn FSM M S Và FSM M I1 là bt ca FSM M S , gi s  Hình 5.6: Mô hình máy hữu hạn trạng thái M I1 m th  kim th xem M I1 có mô phng M S hay không 1. Tìm chuỗi kiểm chứng Áp dng m trình bày   tìm chui kim chng trng thái Mô hình máy hu hn trng thái M S có chui kim chng trng thái là 11 (áp d 2. Xây dựng cây kiểm thử Xây dng cây kim th cho mô hình máy hu hn trng thái M S Hình 5.7: Cây kiểm thử của mô hình máy hữu hạn trạng thái M S 3. Tìm tập bao phủ transition từ cây kiểm thử                   P = {0/0.B, 1/0.D, 0/0.0/0.A, 0/0.1/1.B, 1/0.0/1.D, 1/0.1/0.C, 1/0.1/0.0/1.D, 1/0.1/0.1/1.A} Sinh ca kiểm thử và kiểm thử i vt FSM M I1 , ta có kt qu kim th 