小设备上的双协议栈实现及其一致性测试研究

论文摘要

IPv6由于长达128位的地址空间、分层的地址架构、即插即用的配置、高速路由、内嵌的授权和加密安全、对移动性和QoS的支持等特性，被视为替代IPv4协议、解决目前Internet地址缺乏和低安全性、为下一代Internet提供更高层次服务的最理想选择。但是，IPv4向IPv6的演化不可能在一夜之间完成，两者必将共存一段很长的时间，因此，双协议栈技术成为目前最常用的一种过渡策略。在这种情况下，双协议栈实现及其与RFC规范的一致性问题成为聚焦热点。对于开发人员而言，重点关心的是实现是否满足协议标准，对协议实现的一致性测试的需求非常强烈，而且协议一致性测试也是互操作性测试、性能测试和健壮性测试的基础。因此，进行相关领域的研究和探讨具有双重意义，也可为实际的应用提供参考解决方案。 本论文面对如此背景和需求驱动，在对IPv4、IPv6相关RFC规范和协议一致性测试方法学资料进行大量阅读并深入研究的基础上，针对小设备端系统双协议栈实现设计了2个抽象测试套11个测试组共100个测试例，包括IPv4协议族、IPv6协议族等各个方面，涵盖了二十余个RFC和其它标准文档；创新性地定义了一种简洁高效、可读性强的测试套描述语言TSDL，以弥补用自然语言来编写测试例时给测试人员可能带来的理解误差。另外，为验证协议实现对所有测试例的满足程度，作者设计了一个实用性强的协议一致性测试软件PCTS，并结合Ethereal软件对实验室自主开发的“小设备上的IPv4／IPv6双协议栈实现”进行了全面的测试。 本论文的叙述过程如下： 首先，叙述IPv4、IPv6特点，以及IPv4向IPv6的过渡策略。其中双协议栈技术应用非常广泛，本论文叙述的协议实现和一致性测试对象就是基于DualProtocol Stack的。 其次，描述小设备中实现双协议栈的要求，以及实验室自主研发的双协议栈实现的开发平台和创新之处。鉴于小设备的软硬件限制及其应用环境，很多功能并非必要，故应在实现中对协议栈进行裁剪。 然后，对测试方法学和标准测试语言TTCN进行概括和理论探讨，并给出作者自主设计的用于小设备协议一致性测试的测试例详细组成；重点介绍抽象测试套描述语言TSDL，并给出一个详细实例。 最后，阐述Winpcap架构及其编程方法；介绍协议一致性测试软件PCTS的实现原理、所有模块的功能，以及对协议栈进行测试的方法。

论文目录

• 第1章 协议概述
• 1.1 IPv4缺点
• 1.2 IPv6特点
• 1.3 IPv4到IPv6的过渡策略
• 第2章 小设备上的双协议栈实现
• 2.1 引言
• 2.2 小设备上实现IPv6协议栈的要求
• 2.3 硬件开发平台
• 2.4 编译、调试工具
• 2.5 双协议栈实现特点
• 第3章 协议一致性测试理论和方法
• 3.1 软件测试理论
• 3.2 协议测试的基本概念
• 3.3 协议一致性测试理论
• 3.4 TTCN介绍
• 3.5 一致性测试生成技术
• 3.6 一致性测试方法
• 3.7 协议一致性测试的研究现状
• 第4章 协议一致性测试集
• 4.1 引言
• 4.2 测试集划分
• 4.3 TSDL设计思想
• 4.4 TSDL规范
• 4.5 一个testcase实例
• 4.6 优缺点和覆盖度讨论
• 第5章 PCTS的开发和实现
• 5.1 Winpcap编程
• 5.2 PCTS的开发和实现
• 5.3 双协议栈一致性测试实践
• 第6章 总结和展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 对未来研究方向的展望
• 附录
• 参考文献
• 感谢