Размещено на http://allbest.ru

Академия ФСО России

Способы и приемы оценки соответствия реализаций протоколов информационного обмена

Парамохина Т.М. к.т.н.,

старший преподаватель

кафедры математики

Россия, г. Орел

Актуальность исследования направлений совершенствования аттестационных испытаний протоколов информационного обмена (ПИО) обусловлено необходимостью постоянной проверки выполнения ими заданных функций, определения соответствия требованиям технического задания, а также количественным и качественным характеристикам, выявления и устранения недостатков в функционировании разработанной документации.

Представление ПИО, как совокупности формализованных синтаксических и семантических правил, определяет работу средств информационного обмена в процессе обработки данных, позволяет описать статические и динамические свойства взаимодействия протокольных объектов (функциональных модулей одного уровня) и может служить основой документирования.

Выбор ПИО позволяет определить сигналы, форматы данных, способы проверки ошибок, а также алгоритмы для интерфейсов, включая принципы подготовки сообщений, передачи и анализа на различных уровнях детализации, обеспечить защиту от угрозы, вносимых средой обработки данных.

В этом смысле рассмотрение протоколов с точки зрения соглашения между двумя протокольными объектами о формате и содержании служебной информации управления позволяет осуществлять наблюдение за состоянием области обработки, а также определить последовательность управляющих сигналов и процедуры обмена данными в среде АСУП.

Аттестационные испытания охватывают проверку:

- полноты и качества реализаций функций при штатных, предельных и критических значениях параметров в различных условиях функционирования, указанных в техническом задании;

- выполнения требований, относящихся к интерфейсу ПИО;

- механизмов восстановления работоспособности ПИО после отказов.

Предлагаемая методика аттестационных испытаний ПИО включает в се6я формальную модель, методику автоматизированной генерации тестов, блоки анализа данных и решений по результатам аттестационных испытаний (рис. 1).

Рисунок 1 - Методика аттестационных испытаний средств информационного обмена

В качестве входных данных используется описание тестируемого протокола на языке SDL.

Внешнее воздействие на среду информационного обмена рассматривается как имитация характеристик каналов связи с ошибками. Полагаем, что ошибки структуры протокольных блоков данных (ПБД) будут проявляться в значениях параметров сигнала конечного автомата. Формальная модель содержит:

- разработанную модель процессов информационного обмена;

- методику автоматизированной генерации тестов;

- результаты решения систем ограничений для переходов и путей недетерминированного конечного автомата (НКА) с предикатами с использованием симплекс-метода линейного программирования.

Модель процессов информационного обмена предлагается в виде недетерминированного конечного автомата (НКА) с предикатами [3], которая позволяет вводить переменные в виде множества входных и выходных сигналов и предполагает существование разбиений данных множеств по типу сигнала.

При аттестационном испытании сравниваются эталонная модель и объект, представленные конечными автоматами E_э и E_j , на основе понятия их псевдо-эквивалентности. Процедура испытания заключается в применении к объекту тестовой последовательности г с целью выявления ошибок. Под тестовой последовательностью в исследовании понимается последовательность соответствующих пар входного и выходного сигналов: .

Тестовая последовательность должна быть построена таким образом, чтобы при тестировании выносился положительный вердикт, если эталонная модель E_э и автомат E_j, моделирующий объект, псевдо-эквивалентны и отрицательный вердикт в противном случае, что отражается свойством:

.

информация тестирование аттестационный протокол

Подтверждение псевдо-эквивалентности эталонной модели E_э и модели объекта E_j заключается в проверке наличия в модели объекта всех переходов, представляемых в таблице переходов эталонной модели. Сравнение таблиц переходов двух автоматов осуществляется по внешнему поведению. При этом используемая входная последовательность должна покрывать все переходы эталонной модели, которая в свою очередь должна иметь фиксированное начальное состояние s_0. Таким образом, задача анализа аттестационных испытаний может быть сведена к подзадаче достижения выбранного перехода эталонной модели из начального состояния s₀. При этом выполнение перехода расширенного конечного автомата происходит при исчислении предиката перехода. В общем случае вид предиката перехода может быть произвольным. Однако трудоемкость перебора может быть сокращена за счет выбора предикатов специального вида, например, линейных.

Методика автоматизированной генерации тестов включает в себя следующие этапы:

- поиск уникальных последовательностей в НКА;

- поиск уникальной входной области;

- построение тестового комплекта;

- оптимизацию поиска покрытия перехода в НКА.

Для каждого этапа разработаны алгоритмы, позволяющие реализовать методику подготовки тестов на практике [2].

На основе оценки общей длины теста, а также количества сигналов «сброса», включаемых в тест, выполнено обоснование выбора в качестве базового метода тестирования конечного автомата - метода уникальных последовательностей (УП).

УП существуют практически для всех известных детерминированных конечных автоматов, моделирующих протоколы информационного обмена. Однако при использовании недетерминированного конечного автомата вероятность нахождения УП снижается, так как при переходе от детерминированного автомата к недетерминированному выполняется объединение группы состояний в одно состояние, а группы входных сигналов в один сигнал. В связи с этим для идентификации состояний в НКА с предикатами был введен аналог уникальной последовательности - уникальной входной области (УВО).

Для упрощения процедуры тестирования предлагается структурировать тест по тестируемым состояниям. Полученный при этом тестовый комплект, представляет собой совокупность тестовых примеров, предназначенных для проверки отдельных переходов. Тестовые примеры объединяются в тестовые группы, идентифицирующие переходы, исходящие из одного состояния.

На уровне автомата, моделирующего поведение протокола, разрешенные и неразрешенные ПБД обрабатываются одинаково, как сигналы автомата.

Необходимо отметить, что при аттестационных испытаниях рассматриваются только возможности ПИО, описанные техническими условиями или стандартами.

Если стандарты не содержат правил обработки некорректных сигналов, решение о том, как их обрабатывать, перекладывается на разработчика конкретной реализации.

При обработке некорректных сигналов по умолчанию основными являются следующие подходы:

- при получении некорректных сигналов ПИО не меняет своего состояния, при этом такие сигналы либо игнорируются, либо выдается сигнал об ошибке;

- при получении некорректных сигналов ПИО переходит в состояние восстановления информации.

Результаты аттестационных испытаний протоколируются в виде набора отчетов, в которых испытательная лаборатория излагает свое суждение о результате тестирования и предлагает одно из следующих решений:

1) о прохождении;

2) о безуспешности;

3) о незавершенности.

После выполнения операций тестирования осуществляется оценка спецификации ПИО.

Экспериментальное применение модели процессов информационного обмена и методик аттестационных испытаний осуществлялась для протокола ТСР, как наиболее распространенного протокола транспортного уровня, используемого в среде АСУП.

Основными функциями ТСР являются:

· сегментация данных пользователя;

· последовательная нумерация сегментов;

· повторная передача потерянных и испорченных сегментов;

· управление скоростью передаваемых данных.

С использованием разработанных методик была получена тестовая последовательность для протокола ТСР. В результате эксперимента для эмуляции запуска теста было сгенерировано около 5 млн. конечных автоматов с внесенными ошибками в конечном состоянии и выходном сигнале переходов. Тестом были выявлены все автоматы, неэквивалентные эталонному. Данный результат позволил сделать вывод о том, что полученный тест имеет покрытие ошибок в конечном состоянии и выходном сигнале переходов, близкое к 100%.

Методика аттестационных испытаний для протоколов информационного обмена, реализующая модель процессов информационного обмена и методику автоматизированной генерации тестов для протоколов информационного обмена, может использоваться специализированными лабораториями предприятий для оптимизации состава протоколов, сервисов, услуг, функций, а также сокращения сроков интеграции и комплексной отладки специализированных протоколов информационного обмена.

Литература

1. Еременко, В.Т. Моделирование процессов информационного обмена в распределенных управляющих системах [Текст]: монография, под общ. редакцией И.С. Константинова / В.Т. Еременко. - М.: Машиностроение-1, 2004.- 224 с.

2. Еременко, В.Т. Алгоритмы и процедуры генерации тестирования для протоколов информационного обмена [Текст] / Т.М. Парамохина, В.Т. Еременко // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2006. - №12. - М.: Машиностроение. - С.46-50.

3. Парамохина, Т.М. Математическая модель тестируемой реализации протоколов информационного обмена [Текст] / Т.М. Парамохина // «Информационные технологии в науке, образовании и производстве» (ИТНОП). Материалы международной научно-технической конференции. Т1. - Орел: Издательство Орел-ГТУ, 2006. - С.161-164.

4. Парамохина, Т.М. Автоматизация процессов аттестационных испытаний протоколов информационного обмена [Текст] / Т.М. Парамохина, С.В. Еременко, С.В. Костин, М.А. Сонькин // Вестник компьютерных и информационных технологий. 2007. - №10. - М.: Машиностроение. - С.19-24.

Аннотация

Способы и приемы оценки соответствия реализаций протоколов информационного обмена. Парамохина Т.М. к.т.н., старший преподаватель кафедры математики. Академия ФСО России. Россия, г. Орел.

Методы аттестационных испытаний протокола обмена информацией, в том числе модели процессов обмена информацией; методы автоматизированной генерации тестов; представлены блоки анализа данных и решений по результатам тестирования.

Annotation

Methods and techniques for assessing the conformity of implementations of information exchange protocols. Paramokhina T.M. Ph.D., senior lecturer at the Department of Mathematics. FSO Academy of Russia. Russia, Orel.

The methods of the information exchange protocol attestative tests, including model of processes of an information exchange; a methods of the tests automated generation; blocks of the data analysis and decisions by results of test is presented.

Размещено на Allbest.ru