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关键词： 软件测试   模糊测试   种子能量调度优化   种子变异调度优化  

摘要： 随着软件时代的到来,软件与各个领域的结合变得更加紧密,但由于软件本身体系结构变得愈发复杂,软件领域的安全问题变的更加严重。为了进一步提高软件质量和维护软件安全,研究人员致力于研究多样化的软件测试技术,例如模糊测试(Fuzzing)。Fuzzing因其测试流程简单、易部署以及崩溃易复现等优点成为了软件测试领域的研究重点。然而,Fuzzing也存在测试目的性较差,生成的种子无效等缺点。为解决上述问题,研究人员提出了基于覆盖率引导的灰盒模糊测试方法(Coverageguided Greybox Fuzzing,CGF)与基于内存使用引导的模糊测试方法(Memory Usage Guided Fuzzing,MUGF)。为进一步优化两种方法的性能,本文提出了一种基于粒子群与多因素优化的模糊测试种子调度方法。具体来说,本文的主要工作阐述如下:(1)针对CGF能量调度方法难以利用种子执行过程中经历的代码复杂程度信息来指导种子能量分配,进而导致覆盖率提升受限的问题,本文提出了一种基于多因素能量调度优化覆盖率引导的灰盒模糊测试方法(Coverage-guided Greybox Fuzzing based on Multifactorial Power Schedule,CGF-MPS)。该方法首先引入时间复杂度的概念来帮助CGF了解种子执行过程中经历的代码复杂程度,并提出时间复杂度能量调度方法帮助收集种子执行过程中产生的时间复杂度信息,进而来指导CGF的能量调度方法分配种子所需的能量。其次,将现有优化CGF的方法与时间复杂度能量调度方法进行集成,以共同提高模糊测试效率。为验证CGF-MPS方法的有效性,本文在3个先进的模糊器当中进行了集成,并针对8个包含不同功能且广泛应用的程序进行了测试。实验结果表明,在路径数量和崩溃触发数量上CGF-MPS均有一定程度的提升,且在12小时左右拉开显著差距。(2)针对MUGF中对变异操作随机选择进而导致模糊测试效率提升受限的问题,本文提出了基于粒子群优化内存使用引导的模糊测试方法(Memory Usage Guided Fuzzing based on Particle Swarm Optimization,MUGF-PSO)来帮助MUGF学习到变异操作的有效程度(变异操作选择后生成新种子触发新覆盖的能力),进而提升MUGF的测试能力。该方法将每个变异操作视为粒子群优化算法中的一个粒子,并将覆盖变化情况作为评估粒子局部最佳位置和粒子全局最佳位置的重要因素,不断迭代寻找变异操作的高效选择概率分布,使得MUGF在模糊测试中倾向于选择更加能够触发新覆盖的变异操作。此外,将MUGF-PSO集成到了MUGF所开发的Mem Lock工具当中,即开发了Mem Lock-PSO工具,并与Mem Lock进行了对比实验。实验结果表明,在来自11个工具中的10个包含不同功能且广泛应用的程序当中,Mem Lock-PSO能够发现更多的路径和崩溃数量,且在12小时左右拉开显著差距。(3)为了实现两种优化策略的自动化测试功能,并验证两种优化策略的有效性,设计并实现了模糊测试优化原型系统,即FUZZ-SY。该原型系统具体包括目标程序搭建模块、多因素优化能量调度模块、粒子群优化变异调度模块以及实验分析模块。

关键词： RSA计时攻击任务   标准化技术   软件测试过程   工作流管理系统   软件可靠性增长模型  

摘要： 由于软件需求的变化和系统复杂性的增加,这给保障软件可信性的相关测试过程提出了新挑战。针对软件测试过程中出现的不规范行为而导致软件质量下降的问题,本文探讨一种标准化技术来规范软件测试过程,并将其应用于RSA计时攻击任务的软件测试中,以此提升软件质量。主要完成以下工作:(1)参照国际标准ISO/IEC/IEEE 29119和国家标准GB/T 38634等软件测试领域的标准文档,本文提出了一种软件测试标准化过程管理方法。依据多层测试过程模型中定义的软件测试通用过程,面向RSA计时攻击任务设计了相关测试过程的业务流程建模与标注(Business Process Modeling Notation,BPMN)模型。同时,注重将软件测试领域的标准体系与实际测试流程相结合,合理地制定了测试工作的约束规范以保障软件测试的标准化执行。(2)将软件测试过程的BPMN模型作为指南,基于工作流技术构建了软件测试标准化过程管理系统。该系统实现了对软件测试过程和可靠性分析过程的规范化管理,便于不同角色的测试人员之间相互协作,有效提升了测试效率和测试质量。(3)在数值实验方面,分别统计了基于不同平台的RSA计时攻击程序和用于管理RSA计时攻击流程的工作流验证系统所产生的故障检测时域数据集。然后,利用具有相应假设条件、参数信息和可靠性预测方法的多种异构软件可靠性增长模型(Software Reliability Growth Models,SRGMs)对软件产品的可靠性进行分析与评测。进而,根据模型评价指标比较多种SRGMs的拟合能力和预测性能,有助于测试人员从模型评价结果中选择更优的SRGM用于可靠性分析。

关键词： 人工智能   软件测试   软件自动化测试  

摘要： 人工智能行业飞速发展，各领域科技公司为了占据有利的市场地位，逐渐加强了软件自动化测试系统的设计研究力度，其根本目的是与市场主流软件相互兼容，运用人工智能方式解决传统软件自动化测试系统效率过低等问题。尤其是在新时代背景下，面对飞速发展的社会经济和信息技术，如何充分发挥软件自动化测试技术方法和应用系统的重要价值，是目前科技企业探讨的核心问题。因此，本文在阐述人工智能和软件测试自动化管理的基本概念后，根据软件自动化测试方法及系统应用研究的现实意义，主要分析了以Selenium为核心的Web自动化测试框架设计与实现，并结合操作方法和系统结构进行了验证分析。最终结果显示，基于人工智能模型的软件自动化测试方法和系统应用具有规范性和有效性。

关键词： 软件测试   测试用例优化   语义模型   蚁群算法   历史执行信息  

摘要： 测试用例作为软件测试的核心,能够科学管理并组织软件测试活动。在当前持续集成的背景下,测试环节对于测试用例提出了更高的要求,领域内研究人员提出了很多有价值的测试用例优化技术。但是这些方法大多笼统地对测试用例进行聚类区分或者顺序调整,没有充分分析测试用例信息和测试场景需求,不能兼顾测试的针对性和有效性。本文在深入学习并分析了现有测试用例优化方法的基础上,结合测试用例标题的文本信息和回归周期生成的历史执行信息,提出了一种新的测试用例选择和排序方法,能够同时实现静态信息挖掘和动态信息搜索,提高了软件测试的效率和质量,主要的研究内容如下:(1)为了能够缩减时间和资源开销,实现准确性高、针对性强的测试用例优化,本文提出了一种基于语义模型的静态测试用例选择方法——SSM。SSM通过语义模型提取每个用例的主题,利用双向最大匹配方法对测试用例标题进行规则分词,为了避免新兴词汇的划分失误,接着采用CRF的统计模型进行二次分词和词性标注,从中提取名词词序列,最后计算用例间基于Jaccard的相似程度,选择出满足测试需求的测试用例。既避免了文本主题聚类方法中人为设置参数带来结果偏差,又极大地提高了测试的有效性和精确性。(2)在此基础上,本文提出了一种基于历史执行信息动态搜索的测试用例排序方法——DSHEI,进一步提高测试效率和缺陷检测能力。DSHEI深入分析历次回归周期的执行信息,提出了一种影响因子HEI,该影响因子能够评价出每一个测试用例在下一轮回归测试中的缺陷检测能力和运行开销;在得到测试用例集中所有用例的影响因子HEI后,实现优化动态搜索策略,将该因子作为蚁群算法的信息素更新规则,从而找到检错能力更强、测试成本更低的测试用例序列。为了验证SSM和DSHEI的有效性,本文对多个真实、丰富的测试用例数据集和企业实际测试的用例数据集进行了实验,分别与具有代表性的测试用例选择和测试用例排序方法进行对比,SSM和DSHEI均能够有效地选择用例并按照优先级进行排序。

摘要： 软件是一种由人编写的、无形的且具备逻辑思维的产品，因此不可避免地会存在一些设计缺陷，而软件测试正是检测软件设计中存在的漏洞、提高软件开发质量、避免带来更大损失的重要环节。随着以互联网为核心的信息技术发展速度的不断加快，软件的应用范围也在不断地扩大，立足新的时代背景，研究更加完善的软件测试技术，已成为目前国内外软件开发者努力的方向。由赵亮编著、中国商业出版社出版的《计算机软件测试技术与管理研究》一书，全面系统地介绍了软件测试的基础理论和现有技术，并结合国际先进的软件开发理念，以期探索出更加完善的软件测试技术，该书对于软件开发质量的提高和软件运行安全性的提升具有重要的参考价值。

关键词： 软件测试   自动化测试   GUI模型   遍历测试  

摘要： 在移动端应用蓬勃发展的市场中,各大移动端软件需要抢占用户,提升用户留存率,因此会对软件进行不间断的更新迭代。为把控上线质量、防止频繁发版带来不可预知的问题,需在上线前进行严格测试。除软件功能外,最影响用户体验感和留存率的就是GUI(Graphical User Interface,图形用户界面)及软件稳定性。市面上已有很多自动化测试工具,但应用后并不能完全适配当下各公司的主流页面自动化测试。因此,如何设计和实现一个基于公司的用户范围和页面特点、支持GUI自动测试、能够及时上报稳定性故障的自动化遍历测试工具是亟待解决的问题。本文介绍了作者在美团实习期间开发的名为Mravel的GUI自动化遍历测试系统。首先,通过分析公司产品特点,分析稳定性问题来源,阐述本系统的背景和实际意义,得出系统需求;其次,介绍了系统结构,根据系统需求和测试流程将系统划分为元素获取、自动生成测试用例、元素遍历、用例管理和异常管理五大模块;再次,对模块进行了详细设计与实现;最后针对需求设计测试用例测试本系统的功能与性能,将本系统与常见的自动化测试工具进行对比,得出本系统的优势。本系统采用C/S架构,并实现了跨平台测试。根据公司产品页面特点开发了用于高效获取测试元素的SDK(Software Development Kit,软件开发工具包)。在元素获取时,遍历测试调用方为客户端,SDK为服务端,接收HTTP请求,完成终端元素的采集筛选并返回。为探索GUI模型并生成元素遍历路径,本系统采用基于模型的自动测试生成技术,提出了基于GUI事件序列的遍历算法MESG-Tree,该算法将UCT(Upper Confidence Bounds for Trees)思想应用于路径选择,并针对测试任务对其做了改进,能够利用全局信息,权衡探索和利用选择高价值和高覆盖率的遍历路径。采用基于控件路径的方法保存生成的遍历路径作为测试用例,保存的测试用例可在不同设备上自适应回放。进行元素遍历时,遍历测试调用方为客户端,移动端设备为服务端,接收HTTP请求,使用WDA(Web Driver Agent)或ADB(Android Debug Bridge)等工具完成对i OS或Android设备的远程控制。遍历测试过程中:采用感知哈希算法对比元素操作前后的界面截图,判定GUI功能正确性;保存用例的执行情况和执行数据,供相关人员进行用例管理;监控运行日志并抓取系统崩溃和内存泄漏等异常问题,将发现的异常进行反馈和统计。目前本系统已成功接入上游系统,与各业务方成功建立连接并进行实际运用。相较以往的测试方法,本系统的遍历效率提升了47.5%,元素覆盖率提升了27%,错误发现率提升了50%,有效提高了人均工作效率,降低了回归测试人力成本。

关键词： 仪器驱动   测试框架   软件测试   测试方法  

摘要： 随着仪器设备性能指标的不断提高,仪器设备的软件测试逐渐成为了仪器软件行业的重点发展方向。测试开发人员通常使用测试框架构建测试程序,而现有测试框架多为针对纯软系统而设计,无法满足仪器用户级驱动程序的测试需求,并且仪器软件测试通常以面向过程结合断点调试的方式实现,此方式使得测试不具有回归性和可重复性。为了解决上述问题,本文设计了一款名为VMTest(Vala Mock Test)的软件测试框架,具有针对仪器用户级驱动程序测试设计的功能,适用于仪器系统的测试开发。本文的主要研究内容如下。1.为了解决驱动程序需要编程语言具有较高的构建效率和运行效率的问题,使用了Vala语言编写仪器系统驱动程序和测试框架。VMTest框架具有运行时间测试,测试案例复用和测试日志生成等功能。2.为了解决仪器驱动程序与硬件耦合度较高,难以测试驱动软件逻辑的问题,采取了驱动逻辑与IO逻辑分层测试的方法并使用了测试框架提供的测试辅助功能。测试辅助功能由容器和Mock功能构成,通过构建Mock对象实现了对硬件的解耦。3.测试框架针对仪器功能模块同时工作难以测试的问题设计了并行测试功能。此功能可以解析依赖关系图,构建邻接矩阵,自动判断测试的执行优先级,分配线程资源,提高测试效率。4.以SOC测试系统和DDR存储器测试系统的驱动程序为例,研究了测试框架在实际案例中的应用。结合软件测试方法和项目开发方法制定测试方案,测试完成后对测试结果进行统计,并以代码覆盖率为指标分析测试结果,证明了测试框架的实用性。5.测试了框架的基础测试功能、仪器驱动测试功能和测试程序执行入口,验证了其功能稳定性。此外,通过效率测试证明了并行测试功能具有更高的测试效率。VMTest现已应用在任意波发生器系统,PXIe数据采集系统,SOC测试系统以及DDR存储器测试系统中,经过多个项目的实际应用证明,使用此测试框架能够对仪器设备驱动程序进行高效且全面的测试。

关键词： 集成波导滤波器   CST   电磁仿真软件   软件禁运  

摘要： 随着现代通讯系统的高速发展以及5G时代的快速到来,频段资源变得更加稀有并且信号的干扰也愈发严重,此时传统滤波器已经无法满足对滤波器日益小型化以及高性能的要求,而集成波导滤波器由于轻量化、低损耗等优点,近年来得到了广大研究人员的重视,其快速发展已成为解决上述问题的趋势。研究人员可以通过电磁仿真软件来对集成波导滤波器的设计进行数值模拟,从而代替人工的理论计算和实验推导过程,既降低了人力物力,又大大节约了设计周期。国外经过数十年的开发,已经研制出一系列比较成熟的电磁仿真软件,例如CST、HFSS、Altair Feko等。然而国外的电磁仿真软件供应链存在着安全隐患,使我们的信息安全无法得到保障,并且存在禁运风险。因而自主研发的电磁仿真软件对国内电磁仿真软件的发展具有重要意义。本论文从以上研究背景开展自主研发的电磁仿真软件BUMBLEBEE 3D在集成波导滤波器中的测试工作,主要包括经典波导滤波器的设计与验证,双频带集成波导滤波器以及X波段集成波导滤波器的设计与验证。具体内容如下:1.介绍了滤波器的发展史以及集成波导滤波器的国内外发展情况,并对数值模拟仿真的国内外发展现状进行了调研。2.对经典滤波器进行设计与验证。首先对微波滤波器的基本设计原理进行了阐述,然后选取了一款波导滤波器结构,通过在BUMBLEBEE 3D中对其进行包括建模和仿真等设计,最后将其仿真结果与CST进行对比验证。证明了BUMBLEB EE 3D在传统滤波器设计中的正确性。3.对集成波导滤波器进行设计与验证,主要分为两个步骤:第一步介绍了集成波导滤波器的等效理论与耦合矩阵理论,然后选取一款双频带集成波导滤波器在B UMBLEBEE 3D中进行设计并与CST进行对比验证,初步证明了BUMBLEBEE3D在集成波导滤波器设计中的可行性;第二步利用BUMBLEBEE 3D与CST结合设计了一个X波段的集成波导滤波器,设计流程主要包括提取耦合矩阵、单腔仿真、腔间耦合、整体优化等,最后将结果与CST对比验证,进一步证明了BU MBLEBEE 3D在集成波导滤波器设计中的正确性。

关键词： 软件测试   不可行路径   测试数据自动生成   蚁群算法   否定选择算法  

摘要： 测试数据自动生成可以帮助测试人员更高效、更准确地完成测试工作,提高测试的效率和质量。测试数据生成工作首先要获得目标路径集,基本路径集中的不可行路径会造成算法和测试资源的浪费,所以要排除不可行路径。覆盖目标路径有许多方法,包括静态法和动态法,其中属于动态法的启发式算法可以将这类问题转化为搜索问题,通过不断地迭代来生成并优化测试数据,直至覆盖全部目标路径。本文将围绕测试数据的自动生成问题展开研究。主要从以下两个方面开展工作:首先针对基本路径集中不可行路径检测不全面的问题,提出了基于数据流测试和粒子群算法的不可行路径检测系统。该系统通过预处理、生成分支覆盖表和关联树、排除不可行路径三个步骤来检测不可行路径。在预处理步骤中,获得被测程序的所有变量的定义—使用路径,作为不可行路径检测系统的输入。在生成分支覆盖表和关联树步骤中,使用粒子群算法运行被测程序获得路径覆盖信息,填充分支覆盖表并得到关联树。在排除不可行路径步骤中,使用假设路径生成器组件和比较器组件来检查定义—使用路径集中的每个路径,从而删除不可行路径。实验结果表明,系统可以检测由“分支-分支”冲突导致的条件相关不可行路径,还可以自动检测不可行的定义—使用对,从而检测由“分配-分支”冲突导致的定义—清除不可行路径。然后针对使用蚁群算法进行测试数据自动生成工作中存在测试数据覆盖率偏低、算法执行时间长、进化代数偏高的问题,提出了蚁群算法和否定选择算法相结合的ACONSA混合算法,算法将否定选择算法的策略应用到蚁群算法中,使用汉明距离进行检测集与非检测集的数据匹配,目的是去除蚁群算法过程中的冗余数据,包括初始种群的生成,搜索过程中更新测试数据集,提出蚁群算法的局部搜索、全局搜索、信息素更新和针对测试数据生成的适应度函数。最后给出ACO-NSA混合算法的和子函数,用流程图直观展示算法流程。最后给出使用启发式算法进行测试数据生成的对比实验。实验结果表明,与蚁群算法、遗传算法、粒子群算法相比,使用ACO-NSA混合算法来生成测试数据,可以减少测试数据的生成数量,提高测试数据的覆盖率,提高完全覆盖的成功率,减少算法的进化代数,提高算法收敛性。

关键词： 业务流程管理   ADCV方法   Petri网   软件测试工作流   软件可靠性增长模型  

摘要： 针对业务流程管理中的建模问题,本文提出了一种贯穿流程的挖掘、分解、重组与验证四类业务流程核心管理环节的ADCV方法,阐述了该方法的组成结构,设计了相应算法,利用其对软件测试工作流进行管理与监控,并基于Petri网实现了相应的分析工具,同时将该工具应用于软件测试工作流的案例处理。具体完成以下工作:(1)基于ADCV方法,按照流程获取(Acquisition)、流程分解(Decomposition)、流程组合(Combination)以及流程验证(Verification)的方式依次地建立工作流模型。首先,在经典α算法的基础之上扩展了一种基于事件状态的α算法,以从日志数据中挖掘流程模型;其次,提出了一种基于T-不变量的流程分解算法,实现流程模型的自动化分解;然后,使用加权时间Petri网完成流程的组合与重组建模,改进了传统覆盖树算法来构建覆盖树模型,并采用库所差异验证算法对比重组前、后两个模型析的库所变化;最后,利用可达性分析算法对重组模型进行验证分析。(2)按照ADCV方法,对RSA计时攻击任务的软件测试工作流展开实例分析。利用随机Petri网(Stochastic Petri Net,SPN)对软件测试工作流进行建模与分析,并将SPN模型转换为同构马尔可夫链模型,以发现测试过程中存在的瓶颈环节。(3)将基于ADCV方法并采用MVC设计模式和Java Swing技术开发的分析工具应用于软件测试工作流的实例中,实现对测试过程的建模与管理。进而,可以保障相关软件可靠性增长模型(Software Reliability Growth Models,SRGMs)参数估计的准确性,最终提高软件产品的质量。