本文關鍵詞：擴展π演算的建模、驗證與測試，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)是以并發(fā)性、移動性、時間相關性和異構性等為主要特征的計算系統(tǒng)。對于這類系統(tǒng),特別是安全攸關的時間相關移動并發(fā)系統(tǒng),如移動支付系統(tǒng)、移動通信系統(tǒng)、交通控制系統(tǒng)等,其失誤和崩潰可能會造成重大損失,因此時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)的正確性、安全性等質(zhì)量屬性受到人們的普遍重視。對時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)采用以嚴格數(shù)學理論為支撐的形式化方法進行建模、驗證與測試是行之有效的減少系統(tǒng)設計錯誤和保證系統(tǒng)質(zhì)量的重要途徑。進程代數(shù),作為形式化方法的代表,是一種重要的用于對并發(fā)系統(tǒng)進行建模和驗證的技術。由于所面向的領域和應用背景的不同,涌現(xiàn)出很多進程代數(shù)的分支和變種,其中演算就是用于建模移動性的重要的分支。近年來,由于新型網(wǎng)絡技術和信息技術的不斷發(fā)展,使得能夠建模和驗證移動系統(tǒng)的演算得到人們的廣泛關注。但是,演算在對系統(tǒng)建模時并未考慮到動作執(zhí)行所占用的時間以及系統(tǒng)在某個狀態(tài)所持續(xù)的時間,故而,使得它不適于對時間相關系統(tǒng)進行建模、驗證和測試。為了對時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)進行建模和驗證,本文研究了添加時間相關特性的擴展的演算。在此基礎上,提出采用擴展演算為時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)進行建模和推演的方法。進一步地,為了對擴展演算建模的系統(tǒng)進行自動驗證,提出將擴展演算轉(zhuǎn)換為建模、仿真驗證語言MSVL的方法。此外,為了對擴展演算建模的系統(tǒng)進行測試,文章還給出了采用擴展演算的測試用例生成方法。所取得的研究成果主要有以下幾個方面。(1)建立了帶區(qū)間動作前綴的擴展演算p-π,定義了p-π的語法和操作語義,給出了p-π的代數(shù)性質(zhì)和時間相關性質(zhì)并對其進行了證明。在此基礎上給出了p-π對時間相關行為的建模。此外,還通過實例對p-π的應用效果和相應性質(zhì)所起的作用進行了分析和說明。(2)提出了采用擴展演算對時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)進行建模和推演的方法。采用區(qū)間動作前綴和瞬時動作前綴分別描述系統(tǒng)的時間相關行為和交互行為,并通過操作算子將子進程進行復合,然后利用操作規(guī)則構造出系統(tǒng)的時間相關標記遷移系統(tǒng)和可接受的執(zhí)行路徑,基于上述遷移系統(tǒng)和執(zhí)行路徑完成對系統(tǒng)性質(zhì)的推演。通過移動車輛控制系統(tǒng)的分析表明,所提方法可對時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)進行有效建模和推演,保證時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)的可靠性。(3)提出了從擴展演算p-π到MSVL的轉(zhuǎn)換方法。為了完成轉(zhuǎn)換,先在MSVL中對通道和通信原語進行了定義。基于該定義,給出了從p-π到MSVL的結構化轉(zhuǎn)換規(guī)則,并對二者采用的通信機制間存在的一致性進行了證明。為了說明轉(zhuǎn)換的合理性,文章還證明在p-π進程和MSVL的格局間存在互模擬關系。這樣,通過轉(zhuǎn)換,就可以借助MSVL建模仿真驗證工具完成對p-π進程的驗證。(4)提出了基于擴展演算的測試用例生成方法。采用p-π為時間相關并發(fā)系統(tǒng)建模并由p-π的操作規(guī)則構造出系統(tǒng)模型的時間相關標記遷移系統(tǒng)。基于時間相關標記遷移系統(tǒng)和用例規(guī)約生成測試用例,測試用例的生成滿足執(zhí)行動作覆蓋準則、路徑覆蓋準則和時間約束覆蓋準則,并給出了測試用例的選擇策略。同時通過p-π的驗證方法,還保證了所產(chǎn)生的測試用例的正確性。
【關鍵詞】：進程代數(shù) π演算 規(guī)范 形式驗證 基于模型的測試
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP301
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 縮略詞對照表11-17
• 第一章 緒論17-31
• 1.1 研究背景與意義17-18
• 1.2 形式化模型18-21
• 1.2.1 基于圖形化的模型18-19
• 1.2.2 基于文本的模型19-21
• 1.3 形式化驗證21-23
• 1.3.1 模型檢測21-22
• 1.3.2 定理證明22-23
• 1.4 基于模型的測試23-25
• 1.4.1 基于非形式化模型的測試24
• 1.4.2 基于形式化模型的測試24-25
• 1.5 相關研究工作與本文研究目的25-28
• 1.5.1 相關研究工作25-28
• 1.5.2 本文研究目的28
• 1.6 論文的主要工作與組織結構28-31
• 第二章 π演算與MSVL31-45
• 2.1 π演算31-35
• 2.1.1 π演算的語法和語義31-33
• 2.1.2 π演算的移動性33-34
• 2.1.3 π演算的研究進展34-35
• 2.2 建模、仿真與驗證語言MSVL35-44
• 2.2.1 投影時序邏輯PTL35-38
• 2.2.2 MSVL38-44
• 2.3 本章小結44-45
• 第三章 擴展π演算 p-π45-65
• 3.1 p-π的語法45-46
• 3.2 p-π的語義46-50
• 3.2.1 結構等價46-47
• 3.2.2 操作規(guī)則47-50
• 3.3 p-π的性質(zhì)50-56
• 3.3.1 代數(shù)性質(zhì)50-55
• 3.3.2 時間相關性質(zhì)55-56
• 3.4 時間相關行為的建模56-58
• 3.4.1 時間延遲56-57
• 3.4.2 超時處理57
• 3.4.3 中斷處理57-58
• 3.5 實例58-63
• 3.6 本章小結63-65
• 第四章 時間相關移動并發(fā)系統(tǒng)的建模與推演65-75
• 4.1 系統(tǒng)描述65-67
• 4.2 系統(tǒng)建模67-71
• 4.3 系統(tǒng)推演71-73
• 4.3.1 基于操作規(guī)則的系統(tǒng)遷移71-72
• 4.3.2 基于系統(tǒng)遷移的系統(tǒng)推演72-73
• 4.4 本章小結73-75
• 第五章 從p-π到MSVL的結構化轉(zhuǎn)換方法75-95
• 5.1 MSVL的通道和通信原語76-77
• 5.2 從p-π到MSVL的轉(zhuǎn)換77-87
• 5.2.1 名字和原子命題的轉(zhuǎn)換78
• 5.2.2 進程的轉(zhuǎn)換78-84
• 5.2.3 Interleaving和True Concurrency間的一致性84-86
• 5.2.4 注意86-87
• 5.3 轉(zhuǎn)換的合理性87-90
• 5.4 應用實例90-94
• 5.4.1 系統(tǒng)建模90-91
• 5.4.2 轉(zhuǎn)換91-92
• 5.4.3 驗證92-94
• 5.5 本章小結94-95
• 第六章 采用擴展π演算的測試用例生成方法95-109
• 6.1 時間相關標記遷移系統(tǒng)96-97
• 6.2 測試用例生成97-103
• 6.2.1 執(zhí)行路徑97-99
• 6.2.2 可觀察動作與不可觀察動作99
• 6.2.3 覆蓋準則99
• 6.2.4 互模擬進程替換99-100
• 6.2.5 基于對象約束語言的用例規(guī)約100
• 6.2.6 測試用例生成算法100-101
• 6.2.7 測試用例選擇策略101-103
• 6.3 應用實例103-107
• 6.3.1 OBS的p-π系統(tǒng)進程103-104
• 6.3.2 系統(tǒng)的TDLTS104-105
• 6.3.3 測試用例生成105-107
• 6.4 相關方法比較107
• 6.5 本章小結107-109
• 第七章 總結與展望109-113
• 7.1 全文總結109-110
• 7.2 未來的研究工作110-113
• 附錄A113-115
• 參考文獻115-125
• 致謝125-127
• 作者簡介127-128
• 1. 基本情況127
• 2. 教育背景127
• 3. 攻讀博士學位期間的研究成果127-128

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