流媒体相关协议软件测试套开发方法研究.doc

1、北 方 工 业 大 学硕 士 学 位 论 文题目：流媒体相关协议软件测试套开发方法研究研 究 生： 指导教师： 专 业： 年 月 日北方工业大学硕士学位论文- 1 -摘 要随 着 计 算 机 网 络 技 术 的 不 断 发 展 ， 流 媒 体 技 术 得 到 广 泛 地 应 用 ， 语 音 、 图 像 、 视频 等 业 务 给 用 户 带 来 了 高 质 量 的 视 觉 和 声 音 服 务 。 协 议 作 为 计 算 机 网 络 应 用 的 基 础 ，提 供 了 网 络 应 用 软 件 的 设 计 与 实 现 的 规 范 。 SIP(Session Initiation Protocol， 会

2、 话初 始 化 协 议 ， 简 称 SIP)作 为 流 媒 体 软 件 开 发 协 议 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 然 而 ， 不 同 开 发者 对 协 议 的 理 解 容 易 产 生 偏 差 ， 所 以 对 协 议 与 协 议 软 件 的 一 致 性 进 行 检 测 尤 为 重 要 。由 于 SIP 协 议 在 流 媒 体 软 件 开 发 中 扮 演 了 核 心 角 色 的 作 用 ， 所 以 本 课 题 研 究 具 有 实 际意 义 。研 究 过 程 中 ， 本 课 题 分 析 了 基 于 TTCN-3 的 协 议 一 致 性 测 试 过 程 ， 并 且 对 SIP 协 议的 消

3、息 格 式 ， 方 法 特 点 和 传 输 特 性 做 了 深 入 分 析 。 在 研 究 分 析 的 基 础 上 ， 主 要 针 对 SIP协 议 中 的 基 本 方 法 设 计 开 发 了 通 用 测 试 套 ， 该 测 试 套 可 以 对 SIP 协 议 应 用 软 件 进 行 协 议一 致 性 测 试 。 在 对 TTCN-3 运 行 时 接 口 规 范 和 SIP 应 用 软 件 交 互 过 程 进 行 分 析 的 基 础 上 ，给 出 了 通 用 适 配 器 的 解 决 方 案 ， 实 现 了 一 类 通 用 的 适 配 器 。 在 对 TTCN-3 控 制 接 口 规 范和 SI

4、P 应 用 软 件 数 据 、 消 息 传 输 格 式 进 行 分 析 的 基 础 上 ， 给 出 了 通 用 的 编 码 解 码 器 的解 决 方 案 ， 实 现 了 一 类 通 用 的 编 码 解 码 器 。 本 课 题 总 结 出 了 一 个 基 于 TTCN-3 的 SIP 应用 软 件 测 试 流 程 ， 分 别 针 对 PC 机 上 的 SIP 协 议 应 用 和 手 机 上 的 SIP 协 议 应 用 ， 给 出 了两 个 测 试 案 例 。 测 试 过 程 操 作 简 单 、 实 用 性 强 、 可 重 用 性 强 。论 文 共 分 为 六 个 部 分 ， 首 先 介 绍 了

5、课 题 研 究 的 背 景 、 内 容 及 方 法 ； 然 后 给 出 了 相关 的 理 论 知 识 和 技 术 ； 第 三 部 分 对 SIP 协 议 进 行 了 深 入 的 分 析 ； 在 第 四 部 分 中 ， 论 文给 出 了 通 用 测 试 套 、 通 用 编 码 解 码 器 和 通 用 适 配 器 的 设 计 方 案 及 实 现 方 法 ； 文 章 的 第五 部 分 分 别 针 对 PC 机 上 的 SIP 协 议 应 用 和 手 机 上 的 SIP 协 议 应 用 给 出 了 测 试 过 程 ； 最后 ， 对 本 课 题 进 行 了 相 关 方 面 的 总 结 。关 键 词 ：

6、会 话 初 始 协 议 ， TTCN-3， 软 件 测 试 ， 被 测 系 统 适 配 器 ， 编 码 解 码 器北方工业大学硕士学位论文- 2 -Study on Methodology of Developing Software Testing Suite of Streaming Media Protocol StackAbstractWith computer network technology unceasing development, the streaming media technology obtain widely applies. Pronunciation, im

7、age and video frequency have brought the high grade vision and the sound service to the users. The protocol is regarded as the computer network application foundation. The protocol also provides for the network application software the design standard which realizes. SIP (Session Initiation Protocol

8、) obtained the widespread application as the protocol of streaming media software development protocol. However, the understanding of different developer is difference. Therefore it is also essential to execute the agreement test for streaming media protocol software. SIP is the popular protocol app

9、lied in the multimedia data live transmission at present.So this topic research has the practical significance.In the study, the topic analyzed the agreement test procedure based on TTCN-3 and analyzed the characteristics of SIP deeply. In the foundation of research analysis, the topic design and de

10、velop a generic test suite in the view of SIP protocol essential method. The test suite is used to execute the agreement test of SIP. On the basis of analyzing Runtime Interface and the interactive process of SIP application sofeware, the implementation of a generic SIP application software adapter

11、was given. And on the basis of analyzing TTCN-3 Control Interface and the data format of message transition of SIP application software, the implementation of a generic codec was given. The topic summarized a test flow of SIP application software based on TTCN-3. The topic has given two test cases t

12、hat respectively apply in personal computer and mobile phone. The test procedure has the characteristics of easy operator, usability and reusability.The paper contains six parts. Firstly, it introduced the topic research background, the content and the method.Then, it gived the correlation theories

13、knowledge and the technology. The next, it analized the SIP protocol deeply. In the forth part, it gived the design proposal and realizes the method of the generic test suite, the generic codec and the generic adapter. In the fifth part, it gived two test cases that respectively apply in personal co

14、mputer and mobile phone. In the finally, it summarized the related aspect of the topic.Key Words： SIP, TTCN-3, Software Testing, SUT Adapter, Codec北方工业大学硕士学位论文- 1 -目 录摘 要 - 1 -Abstract - 2 -1 引言 - 1 -1.1 课题研究背景与现状 - 1 -1.1.1 课题研究背景 .- 1 -1.1.2 流媒体协议软件测试的研究现状 .- 2 -1.1.3 TTCN-3 的研究现状 - 3 -1.2 课题研究内容与

15、方法 - 4 -1.3 论 文 结 构 - 4 -2 相关理论和技术介绍 - 6 -2.1 协 议 一 致 性 测 试 .- 6 -2.1.1 一 致 性 测 试 研 究 现 状 .- 6 -2.1.2 一 致性测试的概念 .- 7 -2.1.3 一 致 性 测 试 的 方 法 - 8 -2.2 TTCN-3 简介 .- 10 -2.2.1 TTCN-3 核 心 语 言 - 11 -2.2.2 TTCN-3 测 试 系 统 的 体 系 结 构 .- 16 -2.2.3 TTCN-3 运 行 时 接 口 与 TTCN-3 控 制 接 口 - 17 -3 SIP 协议研究 - 19 -3.1 SI

16、P 基本特征 .- 19 -3.2 SIP 协议结构 .- 20 -3.3 SIP 逻辑实体 - 21 -3.3.1 UA- 21 -3.3.2 Registrar.- 22 -3.3.3 Proxy Server - 24 -3.3.4 Redirect Server - 25 -3.4 SIP 消息 .- 25 -3.4.1 请 求 消 息 起 始 行 - 26 -3.4.2 响 应 消 息 起 始 行 - 27 -3.4.3 消 息 头 - 28 -北方工业大学硕士学位论文- 2 -3.4.4 消 息 体 - 29 -3.5 典 型 的 SIP 通信流程 .- 30 -3.5.1 注 册

17、 流 程 - 30 -3.5.2 只 包 含 UA 的 通 信 流 程 .- 30 -3.5.3 包 含 Proxy 的 通 信 流 程 - 31 -3.5.4 包 含 Redirect Server 的 通 信 流 程 - 32 -4 基于 TTCN-3 的 SIP 协议软件测试方法研究 .- 33 -4.1 基于 TTCN-3 的 SIP 协议软件测试系统设计方案 .- 33 -4.1.1 基 于 TTCN-3 的 SIP 协 议 软 件 测 试 流 程 .- 33 -4.1.2 测 试 规 范 .- 34 -4.1.3 抽 象 测 试 套 结 构 .- 34 -4.1.4 通 用 的 基

18、 于 SIP 协 议 应 用 软 件 编 码 解 码 器 解 决 方 案 - 37 -4.1.5 通 用 的 基 于 SIP 协 议 应 用 软 件 适 配 器 解 决 方 案 .- 41 -4.2 注册功能测试套设计方案 .- 44 -4.3 查 询 功 能 测 试 套 设 计 方 案 .- 47 -4.4 初 始 会 话 功 能 测 试 套 设 计 方 案 - 49 -4.5 终 止 会 话 功 能 测 试 套 设 计 方 案 - 51 -5 基于 TTCN-3 的 SIP 协议软件测试方法的应用 - 53 -5.1 基 于 PC 机的 SIP 应用软件测试案例 .- 55 -5.1.1

19、测 试 执 行 .- 56 -5.1.2 测 试 结 果 .- 57 -5.2 基 于 手 机 的 SIP 应用软件测试案例 .- 57 -5.2.1 测 试 执 行 .- 59 -5.2.2 测 试 结 果 .- 59 -6 结论 - 60 -参考文献 - 61 -申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 - 64 -致 谢 .- 65 -北方工业大学硕士学位论文- 1 -1 引言随着通信和计算机技术的迅猛发展，通讯技术数字化已成为现代通信技术的基本特征和最突出的发展趋势。人们现在追求的是融合了文本数据业务、语音数据业务、多媒体视频数据业务的综合业务。为了建设投资小，效益高，可共享的网络，以电

20、话网为代表的电信网和以因特网为代表的数据网络的互通和融合进程正在逐步加快。随着曾经被我们视为瓶颈的带宽和服务质量问题逐步得到解决，从而大大推动了 IP 技术的发展。SIP（Session Initiation Protocol, 会话初始协议） 1，是由 IETF（The Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）于 1999 年提出的一个基于 IP 网络的一种实时通信应用信令协议，是下一代网络中的核心协议之一，用来解决 IP 网上的信令控制，其最终目标是为所有因特网成功的应用提供无所不在的接入。SIP 是基于因特网的两个最成功的服务 Web 和 E-m

21、ail 进行设计的，采用基于文本的编码格式，协议简单灵活，可扩展性强。因为 SIP 的固有优势，目前已得到越来越广泛的应用，因此对基于 SIP 协议的应用软件进行相关的测试也就越来越受到人们的关注。本文结合 SIP 和 TTCN-3(Testing and Test Control Notation version 3，测试和测试控制第三版)的特点，研究采用 TTCN-3 测试技术在测试环境下对 SIP 协议应用软件进行测试。采用该方法，将有助于提高测试效率，增强编码的重用性，保证软件的质量。1.1 课题研究背景与现状本节将介绍课题的研究背景，介绍流媒体相关软件测试的研究现状以及 TTCN-3

22、的研究现状。1.1.1 课题研究背景随着网络技术的发展，人类现有的信息交流形式，已从单一的媒体形式发展到多媒体形式及多媒体实时传输形式。多媒体实时传输形式的出现，为实时会议系统、视频点播系统、远程教育系统、远程医疗系统的实现提供了可能。多媒体数据中包括视频数据和音频数据等 ，这些资料的传播有两大特点：1）它们具有隐含的时间维，需要在特定的时间内按特定的速度去播放。如果播放速度得不到满足，那么播放的质量就没办法保证。2）这些连续媒体的数据量都很大，即使采用了压缩技术，压缩后的数据量也相当可观 2。基于多媒体数据的以上两个特点，要在 Internet北方工业大学硕士学位论文- 2 -中实时传输多媒

23、体信息，需要解决三个问题：1）网络带宽问题。2）音频及视频数据的实时传输和连续播放问题。3）多媒体数据流突发性强问题 3。要解决这些问题，就需要有技术提供高速网络环境，新型的传输及控制协议，新型存储和检索机制以及合理的同步和调度策略对其进行高效的访问支持。因为现在出现了许多新的传输介质和传输机制，所以高速网络环境问题已经基本解决。而采用缓存技术，也可以在一定程度上解决多媒体数据流突发性强的问题 4。为解决第二个问题，人们制定了流媒体协议。为了更好的配合流媒体的应用，目前已经存在许多标准协议。其中包括：RTP(Real Time Transport Protocol)实时传输协议 5，RTCP(

24、Real Time Control Protocol)实时传输控制协议 6，RSVP(Resource Reservation Protocol)资源预留协议 7，RTSP(Real Time Streaming Protocol)实时流协议 8。其中，RTP 协议负责数据传输，RTCP 协议负责提供数据传输，质量回馈，RSVP 协议用于资源预留，以保证网络服务质量，RTSP 协议提供数据传输的远程控制。除了上述一些协议，还有一些协议也被用于流媒体传输，如：流协定 ST-，SIP 协定，IPV6 协定等等 9。由于现在大部分协议是基于文本格式的，各个开发商对于协议的理解有所不同，不同的理解又使

25、得软件在实现过程中存在差异，从而使得开发出来的软件也就很有可能与协议本身的说明相背离。协议一致性测试的目标便是确定被测实现（IUT）是否与规范中的定义相符合。本课题以 SIP 协议为研究对象，研究基于 TTCN-3 的协议一致性测试套开发方法，开发了 SIP 协议一致性测试套，通过实验验证了该方法的可行性，在一定程度上为协议一致性测试提供了新思路。1.1.2 流媒体协议软件测试的研究现状现今，对流媒体协议软件的测试手段并不多，大致分为人工测试和专门的设备测试两类。对于流媒体协议一致性测试研究还有待完善，从国内外对于流媒体协议软件测试的研究现状分析，归结起来可以分为两类，一类是对理论上的研究，即

26、怎么更全面更准确的描述协议测试套；另一类是在协议一致性测试工具的开发上 10。这两类研究并不是严格区分的，因为在两个研究领域中有一部分是相交的，许多科研机构就是在研究测试理论的同时开发自己的测试平台辅助理论的检验。国内的北京邮电大学在基于 SIP 协议测试规范的基础上，开发了 SIP 协议的一致性测试套，但是他们目前开发的测试套只有用户代理端和代理服务器端部分，测试套还不完整 11。国外的 Testing Technologies 的对 SIP 协议开发出了较完整的协议一致性测试套，但通用性还有待于进一步考察。另一种工具是北方工业大学硕士学位论文- 3 -SpirentSPT(Spirent

27、Protocol Tester) + SIP 一致性测试包。遵照 ETSI 标准,SPT 目前只有 Server 端的测试包。因此，有必要对流媒体软件协议一致性测试方法进行研究。1.1.3 TTCN-3 的研究现状从目前国内外对 TTCN-3 的研究情况分析，TTCN-3 的研究主要集中在理论研究、工具研究和应用研究三个领域。(1)理论研究方面。TTCN-3 的主要目标之一是发展成为一门通用的测试描述语言，与以前版本比较起来，TTCN-3 在保留了原优点的基础上又进行了扩充。在 2008年 3 月最新发布的 TTCN-3 标准规范共分为 TTCN-3 核心语言、TTCN-3 表格表示形式、TT

28、CN-3 图形表示形式、TTCN-3 操作语义、TTCN-3 运行时接口、TTCN-3 控制接口、在 TTCN-3 中使用 ASN.1(Abstract Syntax Notation One)、在 TTCN-3 中使用IDL(Interface Definition Language)、在 TTCN-3 中使用 XML(Extensible Markup Language)以及 TTCN-3 文档注释规范十个部分 12。在 TTCN-3 的理论研究上，使得这门技术更加完善，并且能够应用到更多相关领域中。(2)工具研究方面。TTCN-3 作为一种抽象测试描述语言，它可以独立于任何平台和被测实现

29、，可以转换成 Java 或 C+等高级编程语言。这些特点为 TTCN-3 相关工具的开发创造了空间。TTCN-3 工具主要分为编译工具，编辑工具和集成测试开发环境三种类型。在编译工具方面，已经有了一些成熟工具。如：Davinci Communications 公司致力于 TTCN-3 与 Java 语言的结合；Open Environment Software 公司研发了 OpenTTCN 时钟工具；Testing Tech 公司开发了基于 Java 的TTCN-3 语言编译器 TTthree。在编辑工具方面，有些文本编辑器对 TTCN-3 核心语言提供了编辑环境，例如 jEdit、Emacs

30、、nEdit、vim 和 EditPlus 等。这些工具可以支持 TTCN-3 语言的语法高亮显示，文本缩进等功能。除此之外，瑞典的 Gottingen大学开发出了名为 TRex 的工具，它是一个基于 Eclipse 的开源插件，可支持 TTCN-3 语言的编辑 13。在集成测试开发环境方面，目前广泛应用的是 Testing Tech 公司开发的名为 TTworkbench 的 TTCN-3 集成测试环境，它是一个基于 TTCN-3 的图形化测试开发环境。TTworkbench 可以对自动化开发提供支持，从而达到降低测试成本的目的。除此之外，瑞典 Telelogic 公司开发出了 Telelo

31、gic TAU 系列产品，产品包括了基于 TTCN-3 的测试工具，它主要应用于软件开发生命周期中的系统测试和集成测试。在我国，中国科学院针对 TTCN-3 测试系统的执行原理进行了剖析，实现了一个基于 TTCN-3 的软件测试系统 TTCN-3Runner14。(3)应用研究方面。目前使用 TTCN-3 作为测试语言的系统得到广泛应用，并得北方工业大学硕士学位论文- 4 -到业界的好评。对于软件、3G 测试、通讯、汽车制造业、无线协议测试与测试自动化系统，均可使用 TTCN-3 作为测试语言及测试架构。比如 Ericsson 公司在 3G 测试方面的应用，戴姆勒-克赖斯勒汽车制造公司在汽车中

32、嵌入式设备的功能测试方面的应用等等。通过国内外研究现状分析可知，由于 TTCN-3 可应用于许个领域，如服务测试、协议测试、模块测试和基于 CORBA 平台的测试等等。因此，当前国内外许多研究机构都在进行有关 TTCN-3 的研究，TTCN-3 的发展也呈现上升趋势，其应用前景也越来越广泛。但是，基于 TTCN-3 的流媒体协议一致性测试的研究还存在空白之处，本课题正是基于此创新点进行深入研究。1.2 课题研究内容与方法本课题主要研究基于 TTCN-3 的流媒体协议一致性测试方法，主要研究内容包括：（1）SIP 协议的分析与研究：包括对 SIP 协议的功能、结构、定义方法、行为过程、消息内容的

33、研究与分析。（2）SIP 协议一致性测试套的研究：根据 TTCN-3 规范的第一部分核心语言标准，设计并实现了较为通用的 SIP 协议一致性测试套。（3）SIP 协议一致性测试系统适配器的研究：根据 TTCN-3 规范的第五部分TTCN-3 运行时接口标准，设计并实现了 SIP 协议一致性测试通用系统适配器。（4）SIP 协议一致性测试编码解码器的研究：根据 TTCN-3 规范的第六部分TTCN-3 控制接口标准，设计并实现了 SIP 协议一致性测试通用编码解码器。（5）SIP 协议一致性测试案例分析：包括基于 SIP 协议的手机应用软件测试案例及基于 SIP 协议的网络应用软件测试案例。1.

34、3 论文结构本文理论与实践相结合，对基于 SIP 的应用软件测试方法进行了论述，本论文的结构组织如下：第一部分介绍了课题的研究背景与现状，提出了课题研究的内容与方法。第二部分介绍了本课题涉及到的相关的理论知识和技术，包括协议一致性测试理论、TTCN-3 相关理论。第三部分分析了 SIP 协议的特点，包括协议的基本特征，协议结构，逻辑实体，消息结构，并且分析了典型的 SIP 通信流程。第四部分结合 SIP 的特点，分析设计了基于 TTCN-3 的 SIP 应用软件测试方法，北方工业大学硕士学位论文- 5 -根据该方法，设计并实现了通用的基于 SIP 的编码解码器及被测系统适配器，同时设计实现了基

35、于 SIP 的测试套。第五部分给出了两个具体测试案例，说明了基于 TTCN-3 的 SIP 应用软件测试方法的可行性和可适用性。第六部分给出了本课题的总结，并对本课题的进一步研究提出了自己的看法。北方工业大学硕士学位论文- 6 -2 相关理论和技术介绍本章将介绍与课题研究相关的理论和技术。包括协议一致性测试的理论知识，TTCN-3 规范的概念及测试系统的体系结构。2.1 协议一致性测试协议一致性测试的目的是为了检验所实现的协议实体或系统是否与协议规范相符合。按同一标准化协议实现的不同实体之间并不能确保正确通信。首先，协议规范一般是采用自然语言描述的，一定程度上具有歧义性，开发人员对协议的不同理

36、解会产生不同的协议实现；其次，有些协议规范没有详尽的描述，这就导致容易出现协议实现间不兼容的现象；第三，实现手段的不同也会产生协议实现的不同；最后，协议的复杂度越来越大，开发人员在开发过程中容易失误造成过错。因此，需要一种切实有效的方法对各种协议实现进行测试，判断该实现是否与协议规范相一致，这种方法就是协议一致性测试。2.1.1 一致性测试研究现状ISO/IEC 9646 国际标准作为协议一致性测试领域中的一个重要里程碑，为协议一致性测试提供了基本方法和测试框架，在测试集的设计步骤、描述方法和测试系统的实现上提供了相应的指导。1994 年该标准从最初的 5 部分扩展到现在的 7 部分16：1）

37、ISO/IEC 9646-1：一般概念；2）ISO/IEC 9646-2：抽象测试集规范；3）ISO/IEC 9646-3：树和表组合记法 TTCN；4）ISO/IEC 9646-4：测试实现5）ISO/IEC 9646-5：测试实验室和客户关于一致性评定过程的要求；6）ISO/IEC 9646-6：协议轮廓测试规范；7）ISO/IEC 9646-7：实现一致性声明。目前，协议一致性测试研究工作主要集中于以下几方面：1）协议的形式化描述，为了避免自然语言的歧义性对测试者或实现者造成理解上的偏差，协议形式描述便担当起了协议一致性测试的基础。2）测试序列生成，测试序列作为协议一致性测试的核心数据，

38、它的检错能力北方工业大学硕士学位论文- 7 -对测试的错误覆盖率起着关键作用，测试效率也受测试序列长度的影响。结合具体的测试环境和测试要求，TTCN 语言可被用作测试序列。3）测试序列执行，TTCN 测试用例经过语言分析和编译转化为测试系统可执行的测试用例。一起执行可执行测试用例和被测协议实现，即可完成测试并生成测试报告。4）测试结果分析，根据测试结果分析被测协议实现与协议的符合程度，并且得到一致性测试报告。在以上 4 个阶段中，前两个阶段是协议一致性测试研究的热点，已形成了较多相对成熟的理论。在协议的形式化描述方面，常用的形式化模型有有限状态机（Finite State Machine, F

39、SM） 、Petri 网（PetriNet, PN） 、时序逻辑（Temporal Logic, TL） 、通信进程演算（Calculus of Communicating Systems, CCS）等，常用的形式化描述语言有 LOTOS、Estelle、SDL 和 MSC 等。在测试序列生成方面，常用的测试序列生成方法主要是基于有限状态机的 17。2.1.2 一致性测试的概念一致性测试的含义是：如果某实际系统与其它实际系统的通信过程符合可用协议规范的一致性要求，则称该实际系统展示了一致性 18。指定的协议、协议控制文件、抽象语法、编码规则和信息对象的规则都属于可用协议规范所包含的内容。因此，

40、可通过检查待测实体的收发行为来判断是否与协议相一致。测试过程中，被测系统看成是一个黑盒子，测试者根据被测系统对输入的响应来判断分析其一致性程度。一致性测试的测试环境模型如图 2.1 所示。图 2.1 一致性测试的测试环境模型一致性要求分为两大类：1）静态一致性要求，为实际系统在执行适当功能时指定相应约束，它定义了系统为能实现互连所必需的最小子集内容。这些约束可以是协议数据单元的最大长度、各种协议参数、变量、定时器的取值范围等等。2）动态一致性要求，指定在通信时声明与协议规范相一致的系统，哪些可被观察到的行为是允许的。它定义了一个实体或一个系统的适当行为集合。一致性要求可以是如下三种情况：1）强

41、制性的：协议规范中由 shall、must 等关键词约定的，要求被测实现必北方工业大学硕士学位论文- 8 -须在任何情况下都能作出期望的响应；2）有条件的：协议规范中由 should 关键词约定的，要求被测实现在指定条件可以满足的情况下能作出期望的响应；3）可选的：协议规范中由 may 关键词约定的，如果被测实体实现了协议中可选的要求，则要求能作出期望的响应。原则上，一致性测试的目标是验证被测实体与相关协议规范是否完全一致。而实际中，人们不可能进行穷举测试，出于经济方面的考虑，人们也会放弃更进一步的测试。因此，按照一致性符合程度的不同，一致性测试可分为 4 级：1）基本互连测试，目的是检验被测

42、实现是否具备进一步测试的条件，是否有最小联接能力，能否能够接收和发送数据。2）能力测试，目的是检测被测实现是否符合 PICS 和 PIXIT 中提出的静态一致性要求及能力。3）行为测试，目的是检测被测实现是否符合协议规范中的动态一致性要求。4）一致性分解测试，这是一种非标准化的测试，与系统相关，目的是测试那些标准化方法无法覆盖的方面。2.1.3 一致性测试的方法一致性测试过程是评估待测实现或待测系统与一个或多个 ITU-T 建议或国际标准相一致的所有一致性测试活动的全过程，如图 2.2 所示。北方工业大学硕士学位论文- 9 -开始测试准备静态一致性检查测试例选择和参数化动态测试（ 基本互连测试

43、 、能力测试 、行为测试 ）结果分析测试报告生成结束S C SP I C S和P I X I T静态一致性结果A T SE T SP C T R和S C T R图 2.2 一致性测试过程整个过程可分为三个阶段：1）测试准备阶段，根据待测实现或待测系统产生系统一致性声明（SCS） ，协议实现一致性说明（PICS）和协议实施附加信息（PIXIT） 。然后根据协议文档选择抽象测试方法，并产生抽象测试集（ATS） ，因为测试集是否完备决定了测试的质量。最后选择测试方法。2）测试操作阶段，测试操作由 4 个步骤组成，是整个一致性评估过程的核心部分。第一，进行静态一致性检查，分析 IUT 的 PICS 与

44、有关标准指定的静态一致性要求是否相一致。第二，选择测试例和参数化，测试集中的测试例不一定都适合于所有的 IUT，应根据 PICS 和 PIXIT 选择适当的测试例，并使用 PIXIT 提供的信息来量化这些测试例，从 ATS 生成可执行测试集（ETS） ，最终产生参数化的可执行测试集。第三，动态测试，执行 ETS，并记录有关测试信息。动态测试包括 3 种类型：基本互连测试、能力测试和行为测试。第四，结果分析：测试结果是在测试过程中发生的一系列可观察的事件，包括对 IUT 的所有输入输出。测试结果分为两类：可预见的和不可预见的。可预见的测试结果是在抽象测试用例中定义过的，也就是观察到的事件符合抽象

45、测试用例中的测试序列。一个可预见的测试结果对测试用例作北方工业大学硕士学位论文- 10 -出的判定有 3 种：通过、失败、无法判定。不可预见的测试结果在抽象测试用例中没有定义过，也就是观察到的事件不符合抽象测试用例中的事件序列。它意味着一个测试用例的错误或是非正常的测试用例终止。3）测试报告生成阶段，根据分析结果产生系统一致性测试报告（SCTR）和协议一致性测试报告（PCTR） 。在一致性测试过程中，根据对 IUT 的控制观察点的不同，可以把测试方法分为4 种，如图 2.3 所示。图 2.3 一致性测试的 4 种测试方法1）本地测试，上测试器位于测试系统内部，它与被测实体间的 PCO 为标准的

46、硬件接口，TCP 在测试系统内部实现。2）分布测试，上测试器位于被测试系统内部，它与被测实体间的 PCO 为用户接口或编程语言接口。3）协调测试，上测试器位于被测试系统内部，但上测试器与被测实体间没有PCO。上测试器执行有关的测试管理协议（Test Management Protocol, TMP） ，与下测试器交换 TMP 数据单元来实现 TCP。4）远程测试，没有上测试器，需要通过设置被测系统来实现简单的上测试器功能。北方工业大学硕士学位论文- 11 -2.2 TTCN-3 简介TTCN 是一种描述测试集和测试用例的标记法，最初用树型结构和表型结构来描述测试用例的过程，并逐渐成为协议一致性

47、测试的规范语言 19。经过一段时间的修改和应用，TTCN 从最初的第一版过渡到现在的第三版 TTCN-3，TTCN-3 相对于上一版本有了较大变化，目的是使 TTCN 这种测试描述语言更加灵活地描述测试用例和测试集，以适应不断增加的软件测试需求 20。另外，在意思表达上 TTCN-3 与 TTCN 也有所区别，TTCN（Tree Tabular Control Notation）其本意是“树表结合的表示法”，而 TTCN-3(The Testing and Test Control Notation version 3),翻译为测试和测试控制表示法 21。在 2008 年 3 月最新发布的 T

48、TCN-3 标准规范分为 TTCN-3 核心语言、TTCN-3 表格表示形式、TTCN-3 图形表示形式、TTCN-3 操作语义、TTCN-3 运行时接口、TTCN-3 控制接口、在 TTCN-3 中使用 ASN.1(Abstract Syntax Notation One)、在 TTCN-3中使用 IDL(Interface Definition Language)、在 TTCN-3 中使用 XML(Extensible Markup Language)以及 TTCN-3 文档注释规范十个部分 22。图 2.4 说明了 TTCN-3 核心语言和各种表示格式之间的用户视图。ASN.1 类型和值

49、IDL 类型和值XML 类型和值TTCN-3核心语言表格表示格式图形表示格式其它表示格式TTCN-3用户图 2.4 TTCN-3 核心语言和各种表示格式之间的用户视图2.2.1 TTCN-3 核心语言TTCN-3 核心语言是 TTCN-3 标准规范中最重要的部分，是 TTCN-3 其它表示形式的基础，并且可以使用其它抽象描述语言中的类型和值 23。核心语言有三个目的：1）作为广义的基于文本的 TTCN-3 测试语言；2）作为 TTCN 工具之间 TTCN 测试套的标准化呼唤格式；3）作为各种表示格式的语义基础。核心语言在使用上可以独立于表示格式。反之，表格格式和图形格式却不能独北方工业大学硕士学位论文- 12 -立于核心语言使用。表格或图形格式的使用应该以核心语言为基础。核心语言由一个完整语法和操作语义来进行定义 24。（1）TTCN-3 基本语言元素TTCN-3 的顶层单元称为模块。在一个模块中不能再包含其它子模块，但是可以从其它模块中引入定义。定义部分和控制部分组成一个模块。在模块的定义部分中定义测试成分、数据类型、常数、测试数据模板、函数、测试端口上调用的过程特征、测试例等等。模块的调用部分负责调用测试例并控制它们的执行，在