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《清华大学》 2004年
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被动测试理论及其在协议故障检测中的应用

陈东洛  
【摘要】:网络设备中的软件、配置错误往往会引起网络服务失效或者性能下降。协议故障检测是要发现协议实现中的错误,减少由此引起的网络失效,提高网络的运行水平。被动测试是一种故障检测方法,通过对运行时设备进行监测,找出系统中可能存在的故障。本文研究被动测试理论,应用于网络协议实现的故障检测。 本文综述了现有的协议故障检测方法,包括主动测试、网络管理、协议分析等,分析了现有方法的适用范围,指出它们在线检测能力的不足。被动测试由于能够对正在运行的设备进行实时、在线验证,适合网络故障管理的需求,近年来得到了较大的发展。 本文建立了被动测试的理论框架。从被动测试概念出发,作者论述了被动测试的原理和一般性的方法,提出了逆向搜索技术,用于测试覆盖计算。主动测试的慢环境假设在被动测试中并不成立,本文通过对各种网络协议进行研究,提出了适用于互联网协议被动测试的事件驱动模型。 本文提出了一个有效的被动测试算法,用来检测协议实现数据部分的错误。算法使用事件驱动的扩展有限状态机模型,通过解决路径可满足性来进行格局跟踪。算法实现要考虑各种协议变量,整型变量是较难处理的一类变量,本文提出了整型变量的线性规划和区间细化算法,分别用来精确/近似求解系统变量,实现协议变量跟踪。在正向检查后,使用逆向搜索来检验格局的可达性,设计了一种启发性算法来提高收敛速度。 本文提出了被动测试和协议仿真相结合的测试床测试方法,在测试床中用协议仿真模拟出各种网络环境,用被动测试来进行协议分析。协议仿真和协议分析的分离,可以充分利用现有协议仿真工具,降低故障检测复杂度。本文将协议仿真内容分为网络激励和协议相关激励,提出了一种使用已有实现的简单仿真方法,以Linux平台为例说明仿真的实现方法,并讨论了确定性和随机两种激励注入的方式。 为了验证被动测试方法的有效性,作者开发了一个通用的被动测试平台,实现了被动测试各种算法,应用于协议故障检测。在实验中发现了观测不精确的问题,这是由于观测点往往不能放置在IUT访问点上引起的,本文分析了观测不精确的原因以及对被动测试的影响,提出了解决问题的方法。为了验证被动测试方法的有效性,本文做了大量测试实验,对OSPF/BGP/TCP等协议进行 摘要 了被动测试,发现了网络设备中一些错误和互操作性问题。在测试床中,利用 被动测试和协议仿真对一台路由器的OSPF实现进行了测试,发现了其OSPF邻 接状态机中的DR选举问题。另一个实验演示了如何通过放置观测器来进行网络 故障定位。 网络协议常常存在可选项而需要用非确定性状态机来描述,协议实现采用 某些特定选项。本文了研究如何从非确定性协议描述中辨别确定性的协议实现 的问题。非确定性变迁可以分为可观察和不可观察两类,实现可以是或者不是 描述的子状态机,这样就产生了四种情形。本文由浅入深的讨论每种情形下的 被动测试算法,采用逆向搜索技术进行状态机辨认,并以互联网实际协议为例 说明各种方法的使用。 关键词:被动测试,协议测试,故障检测,非确定性状态机
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP393.02

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