Passive interoperability testing for communication protocols

by Nanxing Chen

Thèse de doctorat en Informatique

Under the supervision of César Viho.

  • Titre traduit

    Le test d'interopérabilité passif pour les protocoles de communication


  • Résumé

    Dans le domaine des réseaux, le test de protocoles de communication est une activité importante afin de valider les protocoles applications avant de les mettre en service. Généralement, les services qu'un protocole doit fournir sont décrits dans sa spécification. Cette spécification est une norme ou un standard défini par des organismes de normalisation tels que l'ISO (International Standards Organisation), l'IETF (Internet Engineering Task Force), l'ITU (International Telecommunication Union), etc. Le but du test est de vérifier que les implémentations du protocole fonctionnent correctement et rendent bien les services prévus. Pour atteindre cet objectif, différentes méthodes de tests peuvent être utilisées. Parmi eux, le test de conformité vérifie qu'un produit est conforme à sa spécification. Le test de robustesse vérifie les comportements de l'implémentation de protocole face à des événements imprévus. Dans cette thèse, nous nous intéressons plus particulièrement au test d'interopérabilité, qui vise à vérifier que plusieurs composants réseaux interagissent correctement et fournissent les services prévus. L'architecture générale de test d'interopérabilité fait intervenir un système sous test (SUT) composé de plusieurs implémentations sous test (IUT). Les objectifs du test d'interopérabilité sont à la fois de vérifier que plusieurs implémentations (basées sur des protocoles conçus pour fonctionner ensemble) sont capables d'interagir et que, lors de leur interaction, elles rendent les services prévus dans leurs spécifications respectives. En général, les méthodes de test d'interopérabilité peuvent être classées en deux grandes approches: le test actif et le test passif. Le test actif est une technique de validation très populaire, dont l'objectif est essentiellement de tester les implémentations (IUT), en pratiquant une suite de contrôles et d'observations sur celles-ci. Cependant, une caractéristique fondamentale du test actif est que le testeur possède la capacité de contrôler les IUTs. Cela implique que le testeur perturbe le fonctionnement normal du système testé. De ce fait, le test actif n'est pas une technique appropriée pour le test d'interopérabilité, qui est souvent effectué dans les réseaux opérationnels, où il est difficile d'insérer des entrées arbitraires sans affecter les services ou les fonctionnements normaux des réseaux. A l'inverse, le test passif est une technique se basant uniquement sur les observations. Le testeur n'a pas besoin d'agir sur le SUT notamment en lui envoyant des stimuli. Cela permet au test d'être effectué sans perturber l'environnement normal du système sous test. Le test passif possède également d'autres avantages comme par exemple, pour les systèmes embarqués où le testeur n'a pas d'accès direct, de pourvoir effectuer le test en collectant des traces d'exécution du système, puis de détecter les éventuelles erreurs ou déviations de ces traces vis-à-vis du comportement du système.


  • Résumé

    In the field of networking, testing of communication protocols is an important activity to validate protocol applications before commercialisation. Generally, the services that must be provided by a protocol are described in its specification(s). A specification is generally a standard defined by standards bodies such as ISO (International Standards Organization), IETF (Internet Engineering Task Force), ITU (International Telecommunication Union), etc. The purpose of testing is to verify that the protocol implementations work correctly and guarantee the quality of the services in order to meet customers expectations. To achieve this goal, a variety of testing methods have been developed. Among them, interoperability testing is to verify that several network components cooperate correctly and provide expected services. Conformance testing verifies that a product conforms to its specification. Robustness testing determines the degree to which a system operates correctly in the presence of exceptional inputs or stressful environmental conditions. In this thesis, we focus on interoperability testing. The general architecture of interoperability testing involves a system under test (SUT), which consists of at least two implementations under test (IUT). The objectives of interoperability testing are to ensure that interconnected protocol implementations are able to interact correctly and, during their interaction, provide the services predefined in their specifications. In general, the methods of interoperability testing can be classified into two approaches: active and passive testing. Among them, active test is the most conventionally used technique, which aims to test the implementations (IUT) by injecting a series of test messages (stimuli) and observing the corresponding outputs. However, the intrusive nature of active testing is that the tester has the ability to control IUTS. This implies that the tester interrupts inevitably the normal operations of the system under test. In this sense, active testing is not a suitable technique for interoperability testing, which is often carried out in operational networks. In such context, it is difficult to insert arbitrary testing messages without affecting the normal behavior and the services of the system. On the contrary, passive testing is a technique based only on observation. The tester does not need to interact with the SUT. This allows the test to be carried out without disturbing the normal operations of the system under test. Besides, passive testing also has other advantages such as: for embedded systems to which the tester does not have direct access, test can still be performed by collecting the execution traces of the system and then detect errors by comparing the trace with the behavior of the system described in its specification. In addition, passive testing makes it possible to moniter a system over a long period, and report abnomality at any time.


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