摘　要： 介紹了基于TCL的協(xié)議冒煙測(cè)試" title="冒煙測(cè)試">冒煙測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)DHCP協(xié)議進(jìn)行形式化分析，生成EFSM圖，采用UIO方法生成一致性測(cè)試序列，并在該系統(tǒng)上針對(duì)提供DHCP服務(wù)的各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行了DHCP協(xié)議的冒煙測(cè)試，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的測(cè)試效率，縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，降低了風(fēng)險(xiǎn)，提高了產(chǎn)品的可靠性。
　　關(guān)鍵詞： 協(xié)議測(cè)試" title="協(xié)議測(cè)試">協(xié)議測(cè)試； 冒煙測(cè)試； 一致性測(cè)試

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　　每日構(gòu)建和冒煙測(cè)試是個(gè)優(yōu)秀軟件產(chǎn)品的實(shí)踐過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，軟件產(chǎn)品每天被完全創(chuàng)建并通過(guò)一系列的測(cè)試以檢驗(yàn)它的基本運(yùn)行情況。冒煙測(cè)試可以極大地降低經(jīng)常遇到的項(xiàng)目進(jìn)度不清、不成功的整合、質(zhì)量低劣等風(fēng)險(xiǎn)^[1]。
　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)確保網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。協(xié)議測(cè)試是檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)現(xiàn)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是否一致的重要手段。DHCP是一個(gè)草案標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，廣泛應(yīng)用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)信息自動(dòng)配置。協(xié)議的冒煙測(cè)試是網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，可降低系統(tǒng)集成風(fēng)險(xiǎn)，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，是保證協(xié)議一致性的重要手段。它為依照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織所制定的“協(xié)議一致性測(cè)試的方法和框架”^[2]進(jìn)行一致性的測(cè)試做準(zhǔn)備。
　　本文介紹了基于TCL的協(xié)議冒煙測(cè)試系統(tǒng)" title="測(cè)試系統(tǒng)">測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)、對(duì)DHCP協(xié)議進(jìn)行形式化描述、生成EFSM圖和UIO測(cè)試序列、引出DHCP協(xié)議冒煙測(cè)試的功能點(diǎn)、結(jié)合TCL的高擴(kuò)展能力，給出基于TCL的DHCP協(xié)議冒煙測(cè)試系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。
1 協(xié)議冒煙測(cè)試系統(tǒng)
1.1 冒煙測(cè)試
　　冒煙測(cè)試是微軟公司^[3]首先提出的一個(gè)概念，與微軟公司一直提倡的每日構(gòu)建有很密切的聯(lián)系。冒煙測(cè)試指的是開(kāi)發(fā)人員在個(gè)人版本的軟件上進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的功能需求測(cè)試，確定基本功能都已經(jīng)被實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行后續(xù)測(cè)試工作。其嚴(yán)格定義為：冒煙測(cè)試是從抽象層次驗(yàn)證軟件的基本功能是否已經(jīng)實(shí)現(xiàn)來(lái)確定是否需要更多的測(cè)試。若測(cè)試失效，軟件不再進(jìn)行其他測(cè)試，直接返回給開(kāi)發(fā)人員。具體地說(shuō)，冒煙測(cè)試就是在每日構(gòu)建建立后對(duì)系統(tǒng)的基本功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試，這種測(cè)試強(qiáng)調(diào)功能的覆蓋率，而不對(duì)功能的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。從這一點(diǎn)看，與所謂的“接受性（驗(yàn)收）測(cè)試（Acceptance Test）”非常相似。不同之處在于冒煙測(cè)試所執(zhí)行的頻率和被測(cè)的版本不同。
　　協(xié)議的冒煙測(cè)試是對(duì)協(xié)議實(shí)現(xiàn)的基本功能進(jìn)行測(cè)試，確保協(xié)議能夠正常運(yùn)行。冒煙測(cè)試隨著系統(tǒng)的擴(kuò)充而擴(kuò)充，最初的冒煙測(cè)試可能非常簡(jiǎn)單，隨著開(kāi)發(fā)的進(jìn)展，系統(tǒng)功能的擴(kuò)充，冒煙測(cè)試也越來(lái)越充分^[1]。所以冒煙測(cè)試本質(zhì)上屬于協(xié)議一致性測(cè)試，因此，協(xié)議一致性測(cè)試的方法適用于冒煙測(cè)試。冒煙測(cè)試作為一個(gè)優(yōu)秀有益的實(shí)踐過(guò)程，有別于通常的協(xié)議一致性測(cè)試的地方在于測(cè)試的頻率和范圍。
　　由于協(xié)議軟件比一般軟件更加復(fù)雜，完整測(cè)試的代價(jià)也更高，因此更加需要進(jìn)行冒煙測(cè)試。當(dāng)冒煙測(cè)試成為軟件開(kāi)發(fā)生命周期的一部分時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量將得到很大的提升。冒煙測(cè)試首先要開(kāi)發(fā)一系列的測(cè)試?yán)?，這些測(cè)試?yán)龑⒃诿看尉幾g構(gòu)建后運(yùn)行，用來(lái)測(cè)試系統(tǒng)的主要功能完成情況。將這些測(cè)試?yán)_本串行自動(dòng)化執(zhí)行，向用戶(hù)返回一個(gè)哪些協(xié)議功能已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)（通過(guò)冒煙測(cè)試）的列表，這個(gè)自動(dòng)化的冒煙測(cè)試過(guò)程是針對(duì)被測(cè)實(shí)現(xiàn)IUT（Implement Under Test）在路由器開(kāi)發(fā)過(guò)程中被定期執(zhí)行。目前常用的腳本語(yǔ)言有TCL、Perl、Python、Windows Scripting及批處理等。其中，TCL腳本已逐漸成為業(yè)界普遍采用的實(shí)用工具。
1.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
　　本測(cè)試?yán)肨CL的可擴(kuò)展性，通過(guò)將C++實(shí)現(xiàn)的協(xié)議測(cè)試基本庫(kù)封裝在動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，無(wú)縫集成到TCL平臺(tái)，同時(shí)對(duì)TCL命令集進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于TCL的DHCP協(xié)議冒煙測(cè)試系統(tǒng)。圖1是該系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)。DHCP協(xié)議冒煙測(cè)試即是在該系統(tǒng)架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)的。

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　　該系統(tǒng)由底層支持模塊、測(cè)試套編輯模塊、測(cè)試套執(zhí)行和管理模塊、GUI界面模塊構(gòu)成。
底層支持模塊：在TCL自身命令的基礎(chǔ)上，增加C++實(shí)現(xiàn)的協(xié)議測(cè)試基本庫(kù)及TCL擴(kuò)展命令，提供從鏈路層及以上各層協(xié)議的收發(fā)和編解碼等命令。
　　測(cè)試套編輯模塊：采用TCL為測(cè)試套的編寫(xiě)語(yǔ)言，包括測(cè)試?yán)枋觥y(cè)試腳本、測(cè)試配置文件。
　　測(cè)試套執(zhí)行和管理模塊：由于底層支撐命令采用的是已編譯過(guò)的二進(jìn)制代碼，故雖然測(cè)試套采用TCL編寫(xiě)，但是測(cè)試執(zhí)行是簡(jiǎn)單高效的。測(cè)試套執(zhí)行后，自動(dòng)生成測(cè)試結(jié)果報(bào)告。
　　GUI界面模塊：目前采用VC實(shí)現(xiàn)，以后將考慮用TK實(shí)現(xiàn)，以提高系統(tǒng)的可移值性。
2 基于TCL的DHCP協(xié)議冒煙測(cè)試的測(cè)試套實(shí)現(xiàn)
2.1 DHCP協(xié)議及其形式化
　　DHCP是一個(gè)草案標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)RFC2131、DHCP RFC2132選項(xiàng)和BOOTP軟件商擴(kuò)展(DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions)，系統(tǒng)地描述了當(dāng)前DHCP規(guī)范。
　　DHCP提供了一個(gè)把配置信息傳遞到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)的框架^[4]。DHCP基于BOOTP協(xié)議^[5]，增加了自動(dòng)分配可重用網(wǎng)絡(luò)地址的能力和額外的配置選項(xiàng)^[6]。有關(guān)BOOTP的規(guī)范可參考文獻(xiàn)[7]。
　　DHCP消息使用UDP的67端口（BOOTP服務(wù)器公用）和68端口（BOOTP客戶(hù)公用端口）。DHCP參與者可以與BOOTP參與者互操作^[8]。
　　DHCP采用客戶(hù)/服務(wù)器模式，由兩部分組成：
　　(1)把特定主機(jī)的配置參數(shù)從一個(gè)DHCP服務(wù)器發(fā)送到主機(jī)的協(xié)議。
　　(2) 把網(wǎng)絡(luò)地址（臨時(shí)或永久）分配給主機(jī)的機(jī)制。
　　DHCP消息分為DHCPDISCOVER、DHCPOFFER、DHCP-
　　REQUEST、DHCPACK、DHCPNACK、DHCPDECLINE、DHC-
　　PRELEASE、DHCPINFORM等八種類(lèi)型。圖2為DHCP客戶(hù)/服務(wù)器交互過(guò)程時(shí)序圖，顯示了其典型客戶(hù)/服務(wù)器交互的時(shí)序關(guān)系及各消息類(lèi)型間的關(guān)系。

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　　DHCP服務(wù)器端接收來(lái)自DHCP客戶(hù)端" title="客戶(hù)端">客戶(hù)端的DHCPDISCOVER、DHCPREQUEST、DHCPDECLINE、DHCPRELEASE、DHCPINFORM等DHCP消息，而DHCP客戶(hù)端則接收來(lái)自DHCP服務(wù)器端的DHCPOFFER、DHCPACK、DHCPNAK等DHCP消息。通過(guò)DHCP客戶(hù)/服務(wù)器交互過(guò)程完成整個(gè)DHCP機(jī)制，其DHCP消息類(lèi)型是DHCP機(jī)制成功實(shí)施的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
　　DHCP冒煙測(cè)試的功能點(diǎn)包括：客戶(hù)端初始化并通過(guò)DHCP Relay Agent向DHCP Server獲取網(wǎng)絡(luò)地址（DHCP Relay）、客戶(hù)端初始化向DHCP Server獲取網(wǎng)絡(luò)地址；客戶(hù)端初始化向DHCP Server申請(qǐng)重新使用以前分配的網(wǎng)絡(luò)地址；外部賦予客戶(hù)端配置參數(shù)，客戶(hù)端與DHCP Server通信進(jìn)行初始化(DHCP Server)。
　　本文以DHCP Server功能為例，首先將DHCP的非形式化描述轉(zhuǎn)化成用EFSM^[9]協(xié)議形式化描述技術(shù)來(lái)進(jìn)行描述，然后基于EFSM的測(cè)試序列生成方法UIO(Unique Input/Ouput Sequence)^[10]生成DHCP協(xié)議的測(cè)試序列，最后實(shí)現(xiàn)測(cè)試序列的腳本，即完成其冒煙測(cè)試。
　　DHCP Server功能主要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)IP地址分配，其EFSM圖如圖3所示。

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　　圖3中，a表示DHCPDiscover，b表示DHCPRequest， c表示DHCPInform，d表示DHCPDecline，x表示DHCPOffer，y表示DHCPAck， z表示DHCPNak。
　　在圖3所示的EFSM圖的基礎(chǔ)上，采用UIO方法生成一致性測(cè)試序列：
　　(1)為每個(gè)狀態(tài)確定一個(gè)不同的輸入輸出序列：
　　UIO(S1)={a/x}，UIO(S2)={b/y}，UIO(S3)={c/y},是滿(mǎn)足上述要求的三個(gè)輸入輸出序列。
　　(2)測(cè)試EFSM 中的每個(gè)狀態(tài)Si。測(cè)試序列由三部分組成：①引導(dǎo)序列。②狀態(tài)Si的UIO 序列（帶下劃線(xiàn)標(biāo)記）。③同步序列ri/null。
　　

　　(3)測(cè)試EFSM 中的每個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換(Si, Sj,i/o)。輸入序列由四部分組成：(a)引導(dǎo)序列。(b)待測(cè)轉(zhuǎn)換i/o（帶下劃線(xiàn)標(biāo)記）。(c)狀態(tài)sj 的UIO 序列。(d)同步序列ri/null。
　　

2.2? 測(cè)試?yán)龑?shí)現(xiàn)
　　測(cè)試套是測(cè)試?yán)募希瑴y(cè)試?yán)蓽y(cè)試?yán)枋?、測(cè)試腳本、測(cè)試?yán)渲梦募糠謽?gòu)成，而測(cè)試?yán)渲梦募址譁y(cè)試前配置文件、去配置文件，以保持干凈的測(cè)試環(huán)境" title="測(cè)試環(huán)境">測(cè)試環(huán)境，各測(cè)試?yán)跍y(cè)試套自動(dòng)執(zhí)行時(shí)，前一測(cè)試?yán)挥绊懞竺娴臏y(cè)試?yán)Ｍ瑫r(shí)，測(cè)試?yán)拿枋雠c測(cè)試環(huán)境密切相關(guān)，測(cè)試?yán)诰帉?xiě)時(shí)將測(cè)試腳本和測(cè)試配置分開(kāi)，以適應(yīng)不同的測(cè)試環(huán)境。
　　圖4為DHCP Server功能點(diǎn)的冒煙測(cè)試環(huán)境。利用TCL的可擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)收發(fā)及編解碼支撐命令、PCO(Point of Control and Observation)支持命令、DHCP協(xié)議的接口支持函數(shù)和編解碼函數(shù)。部分命令如表1所示。

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