基于FSM的IPv6邻居发现协议一致性测试研究

基于FSM的IPv6邻居发现协议一致性测试研究

论文摘要

互联网协议第6版IPv6(Internet Protocol Version 6)是下一代互联网协议,它有其自身明显的优势:近乎无限的Address Capacity、增强的Address mode、Auto-configuration(“Plug and Play”)功能以及增强的Safe operation等。而邻居发现协议NDP(Neighbor Discovery Protocol)是互联网协议第6版的关键组成部分,它解决了连接在Same Link上的所有结点之间的Intercommunication problem。随着互联网协议第6版技术的飞速发展,很多开发商各自推出了支持互联网协议第6版的Communication equipment。可是由于互联网协议第6版是用Nature Language description,在请求注解中以英文文本形式给出,各协议实现(Protocol Implement)开发商对文本描述会有各自不同的理解,有的理解甚至是错误的,从而使得他们设计的Protocol Implement存在非一致性问题(Inconsistency problem)。因此,有很多开发商致力于开发出互联网协议第6版Conformance Test产品,用来测试不同开发商的Protocol Implmentation是否与Standard Text相一致,从而确保不同的Protocol Implmentation之间能够Intercommunication。事实上,互联网的快速发展,早已使得协议一致性测试PCT(Protocol Conformance Test)成为互联网技术中热门的话题之一。一方面,从标准化角度看这一问题,Conformance Test的重要性在于:为了Test Protocol Implmentation与相关Protocol Specification的一致性,就要进行Protocol Conformance Test,不经过Conformance Test,就不是实现真正意义上的Standardization;另一方面,从协议工程学(Protocol Engineering)角度来看这一问题,Conformance Test也是其中的重要环节,通过形式化描述技术(Formal description techniques),把Conformance Test与Protocol Engineering中的其它问题可以有机地结合起来。本文首先介绍了互联网协议第6版的历史,互联网协议第6版、因特网控制报文协议第6版、邻居发现协议的概念、和它们的报文格式(Message Format)及Protocol Conformance Test的相关概念,然后详细介绍了互联网协议第6版的NDP(Neighbor Discovery Protocol)的测试方法(Test Method),在对NDP进行分析的基础上,采用了协议的Formal description Method,建立起NDP基于FSM(Finite State Machine)主机模型(Host Model)。着重研究了它的Conformance test System Structure和Test Execution,并建立相应的Testing Environment。接着用自定义了Test suite,对建立起来的互联网协议第6版NDP Host Model的实现(Implementation)进行了测试,并给出了Test Report,最后对Test Result进行了Analysis。本文所研究的NDP的主机状态模型(Host State Model),是针对一个协议实体(Protocol entity)的状态模型,今后将深入研究包含更多的Protocol entity System。在本文的最后,对Test Result进行分析,验证了基于FSM的模型在External Behavior上同Protocol Specification的一致性,同时发现了被测模型(Model Under Test)的一些不一致的问题,为今后改进Test Method,为Protocol Implementation与Protocol specification相一致打下基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 IPv6的产生背景
  • 1.2 IPv6 NDP一致性测试研究的意义
  • 1.3 论文结构和章节安排
  • 第二章 协议一致性测试
  • 2.1 协议测试的基本概念
  • 2.2 PCT的参考标准
  • 2.3 PCT类型
  • 2.4 Conformance Test Procedure
  • 2.4.1 协议实现的一致性需求
  • 2.4.2 测试生成
  • 2.4.2.1 测试方法
  • 2.4.2.2 测试集的层次结构
  • 2.4.3 测试实现
  • 2.4.4 测试执行
  • 2.5 小结
  • 第三章 IPv6 NDP分析及测试方法研究
  • 3.1 互联网协议第6版协议介绍
  • 3.1.1 IPv6协议头部格式
  • 3.1.2 IPv6协议扩展头部
  • 3.1.3 ICMPv6协议
  • 3.2 邻居发现协议分析
  • 3.2.1 NDP中所需的ICMPv6中的消息类型
  • 3.2.2 邻居发现协议中概念主机的数据结构
  • 3.2.3 邻居发现协议机制分析
  • 3.2.4 NDP数据包传输算法
  • 3.3 邻居发现协议测试内容
  • 3.3.1 邻居发现协议内部的状态转换过程
  • 3.3.2 基本功能测试
  • 3.3.3 内部状态转换测试
  • 3.4 小结
  • 第四章 NDP主机模型的实现
  • 4.1 模型所需data strucure design
  • 4.1.1 模型内部数据缓存的数据结构
  • 4.1.2 NDP Model所用报文的数据结构
  • 4.2 对FSM的表示—图的数据结构及其实现
  • 4.2.1 图的基本概念
  • 4.2.2 Adjacency list mode的图表示实现
  • 4.2.3 基于邻接表的广度优先遍历算法的实现
  • 4.3 Base Adjacency list图表示的有限状态自动机FSM的数据结构
  • 4.4 NDP主机模型的编程实现
  • 4.4.1 BFS Traverse的状态自动机在邻节点缓存数据结构中的使用
  • 4.4.2 NDP主机模型的运行机制和邻节点缓存的表项维护
  • 4.5 小结
  • 第五章 NDP主机模型的测试例设计
  • 5.1 Protocol model测试系统的结构
  • 5.2 测试界面的设计
  • 5.3 邻居发现协议主机模型测试实例的设计
  • 5.4 小结
  • 第六章 邻居发现协议主机模型的一致性测试报告分析
  • 6.1 路由器发现和前缀发现
  • 6.2 邻节点不可达检测
  • 6.3 路由器重定向
  • 6.4 综合测试
  • 6.5 小结
  • 第七章 结论和展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 缩略语
  • 相关论文文献

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