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

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　　每日構(gòu)建和冒煙測試是個優(yōu)秀軟件產(chǎn)品的實踐過程，在這個過程中，軟件產(chǎn)品每天被完全創(chuàng)建并通過一系列的測試以檢驗它的基本運行情況。冒煙測試可以極大地降低經(jīng)常遇到的項目進度不清、不成功的整合、質(zhì)量低劣等風險^[1]。
　　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對確保網(wǎng)絡(luò)的正常運行起著至關(guān)重要的作用。協(xié)議測試是檢驗網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)與協(xié)議標準是否一致的重要手段。DHCP是一個草案標準協(xié)議，廣泛應(yīng)用于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機信息自動配置。協(xié)議的冒煙測試是網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品設(shè)計過程中的重要環(huán)節(jié)，可降低系統(tǒng)集成風險，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，是保證協(xié)議一致性的重要手段。它為依照國際標準化組織所制定的“協(xié)議一致性測試的方法和框架”^[2]進行一致性的測試做準備。
　　本文介紹了基于TCL的協(xié)議冒煙測試系統(tǒng)" title="測試系統(tǒng)">測試系統(tǒng)平臺、對DHCP協(xié)議進行形式化描述、生成EFSM圖和UIO測試序列、引出DHCP協(xié)議冒煙測試的功能點、結(jié)合TCL的高擴展能力，給出基于TCL的DHCP協(xié)議冒煙測試系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。
1 協(xié)議冒煙測試系統(tǒng)
1.1 冒煙測試
　　冒煙測試是微軟公司^[3]首先提出的一個概念，與微軟公司一直提倡的每日構(gòu)建有很密切的聯(lián)系。冒煙測試指的是開發(fā)人員在個人版本的軟件上進行一個簡單的功能需求測試，確定基本功能都已經(jīng)被實現(xiàn)，可以進行后續(xù)測試工作。其嚴格定義為：冒煙測試是從抽象層次驗證軟件的基本功能是否已經(jīng)實現(xiàn)來確定是否需要更多的測試。若測試失效，軟件不再進行其他測試，直接返回給開發(fā)人員。具體地說，冒煙測試就是在每日構(gòu)建建立后對系統(tǒng)的基本功能進行簡單的測試，這種測試強調(diào)功能的覆蓋率，而不對功能的正確性進行驗證。從這一點看，與所謂的“接受性（驗收）測試（Acceptance Test）”非常相似。不同之處在于冒煙測試所執(zhí)行的頻率和被測的版本不同。
　　協(xié)議的冒煙測試是對協(xié)議實現(xiàn)的基本功能進行測試，確保協(xié)議能夠正常運行。冒煙測試隨著系統(tǒng)的擴充而擴充，最初的冒煙測試可能非常簡單，隨著開發(fā)的進展，系統(tǒng)功能的擴充，冒煙測試也越來越充分^[1]。所以冒煙測試本質(zhì)上屬于協(xié)議一致性測試，因此，協(xié)議一致性測試的方法適用于冒煙測試。冒煙測試作為一個優(yōu)秀有益的實踐過程，有別于通常的協(xié)議一致性測試的地方在于測試的頻率和范圍。
　　由于協(xié)議軟件比一般軟件更加復(fù)雜，完整測試的代價也更高，因此更加需要進行冒煙測試。當冒煙測試成為軟件開發(fā)生命周期的一部分時，產(chǎn)品的質(zhì)量將得到很大的提升。冒煙測試首先要開發(fā)一系列的測試例，這些測試例將在每次編譯構(gòu)建后運行，用來測試系統(tǒng)的主要功能完成情況。將這些測試例腳本串行自動化執(zhí)行，向用戶返回一個哪些協(xié)議功能已經(jīng)基本實現(xiàn)（通過冒煙測試）的列表，這個自動化的冒煙測試過程是針對被測實現(xiàn)IUT（Implement Under Test）在路由器開發(fā)過程中被定期執(zhí)行。目前常用的腳本語言有TCL、Perl、Python、Windows Scripting及批處理等。其中，TCL腳本已逐漸成為業(yè)界普遍采用的實用工具。
1.2 系統(tǒng)實現(xiàn)
　　本測試利用TCL的可擴展性，通過將C++實現(xiàn)的協(xié)議測試基本庫封裝在動態(tài)鏈接庫，無縫集成到TCL平臺，同時對TCL命令集進行擴展，實現(xiàn)了一個基于TCL的DHCP協(xié)議冒煙測試系統(tǒng)。圖1是該系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)。DHCP協(xié)議冒煙測試即是在該系統(tǒng)架構(gòu)下實現(xiàn)的。

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　　該系統(tǒng)由底層支持模塊、測試套編輯模塊、測試套執(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++實現(xiàn)的協(xié)議測試基本庫及TCL擴展命令，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。
　　測試套編輯模塊：采用TCL為測試套的編寫語言，包括測試例描述、測試腳本、測試配置文件。
　　測試套執(zhí)行和管理模塊：由于底層支撐命令采用的是已編譯過的二進制代碼，故雖然測試套采用TCL編寫，但是測試執(zhí)行是簡單高效的。測試套執(zhí)行后，自動生成測試結(jié)果報告。
　　GUI界面模塊：目前采用VC實現(xiàn)，以后將考慮用TK實現(xiàn)，以提高系統(tǒng)的可移值性。
2 基于TCL的DHCP協(xié)議冒煙測試的測試套實現(xiàn)
2.1 DHCP協(xié)議及其形式化
　　DHCP是一個草案標準協(xié)議。動態(tài)主機配置協(xié)議DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)RFC2131、DHCP RFC2132選項和BOOTP軟件商擴展(DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions)，系統(tǒng)地描述了當前DHCP規(guī)范。
　　DHCP提供了一個把配置信息傳遞到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機的框架^[4]。DHCP基于BOOTP協(xié)議^[5]，增加了自動分配可重用網(wǎng)絡(luò)地址的能力和額外的配置選項^[6]。有關(guān)BOOTP的規(guī)范可參考文獻[7]。
　　DHCP消息使用UDP的67端口（BOOTP服務(wù)器公用）和68端口（BOOTP客戶公用端口）。DHCP參與者可以與BOOTP參與者互操作^[8]。
　　DHCP采用客戶/服務(wù)器模式，由兩部分組成：
　　(1)把特定主機的配置參數(shù)從一個DHCP服務(wù)器發(fā)送到主機的協(xié)議。
　　(2) 把網(wǎng)絡(luò)地址（臨時或永久）分配給主機的機制。
　　DHCP消息分為DHCPDISCOVER、DHCPOFFER、DHCP-
　　REQUEST、DHCPACK、DHCPNACK、DHCPDECLINE、DHC-
　　PRELEASE、DHCPINFORM等八種類型。圖2為DHCP客戶/服務(wù)器交互過程時序圖，顯示了其典型客戶/服務(wù)器交互的時序關(guān)系及各消息類型間的關(guān)系。

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　　DHCP服務(wù)器端接收來自DHCP客戶端" title="客戶端">客戶端的DHCPDISCOVER、DHCPREQUEST、DHCPDECLINE、DHCPRELEASE、DHCPINFORM等DHCP消息，而DHCP客戶端則接收來自DHCP服務(wù)器端的DHCPOFFER、DHCPACK、DHCPNAK等DHCP消息。通過DHCP客戶/服務(wù)器交互過程完成整個DHCP機制，其DHCP消息類型是DHCP機制成功實施的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。
　　DHCP冒煙測試的功能點包括：客戶端初始化并通過DHCP Relay Agent向DHCP Server獲取網(wǎng)絡(luò)地址（DHCP Relay）、客戶端初始化向DHCP Server獲取網(wǎng)絡(luò)地址；客戶端初始化向DHCP Server申請重新使用以前分配的網(wǎng)絡(luò)地址；外部賦予客戶端配置參數(shù)，客戶端與DHCP Server通信進行初始化(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)來進行描述，然后基于EFSM的測試序列生成方法UIO(Unique Input/Ouput Sequence)^[10]生成DHCP協(xié)議的測試序列，最后實現(xiàn)測試序列的腳本，即完成其冒煙測試。
　　DHCP Server功能主要實現(xiàn)動態(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方法生成一致性測試序列：
　　(1)為每個狀態(tài)確定一個不同的輸入輸出序列：
　　UIO(S1)={a/x}，UIO(S2)={b/y}，UIO(S3)={c/y},是滿足上述要求的三個輸入輸出序列。
　　(2)測試EFSM 中的每個狀態(tài)Si。測試序列由三部分組成：①引導序列。②狀態(tài)Si的UIO 序列（帶下劃線標記）。③同步序列ri/null。
　　

　　(3)測試EFSM 中的每個狀態(tài)轉(zhuǎn)換(Si, Sj,i/o)。輸入序列由四部分組成：(a)引導序列。(b)待測轉(zhuǎn)換i/o（帶下劃線標記）。(c)狀態(tài)sj 的UIO 序列。(d)同步序列ri/null。
　　

2.2? 測試例實現(xiàn)
　　測試套是測試例的集合，測試例由測試例描述、測試腳本、測試例配置文件三部分構(gòu)成，而測試例配置文件又分測試前配置文件、去配置文件，以保持干凈的測試環(huán)境" title="測試環(huán)境">測試環(huán)境，各測試例在測試套自動執(zhí)行時，前一測試例不影響后面的測試例。同時，測試例的描述與測試環(huán)境密切相關(guān)，測試例在編寫時將測試腳本和測試配置分開，以適應(yīng)不同的測試環(huán)境。
　　圖4為DHCP Server功能點的冒煙測試環(huán)境。利用TCL的可擴展性，實現(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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