Génération de cas de test pour les modèles symboliques de système distribués : Application au protocole IoT à base de Trickle

Test case generation for Symbolic Distributed System Models : Application to Trickle based IoT Protocol

• Auteur / Autrice : Ngo Minh Thang Nguyen
• Direction : Pascale Le Gall
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 16/12/2019
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interfaces : matériaux, systèmes, usages (Palaiseau, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Mathématiques et informatique pour la complexité et les systèmes (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : CentraleSupélec (2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Maag
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Mallet, Antoine Rollet, Boutheina Bannour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Mallet, Antoine Rollet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Résolution de problème -- Informatique

Internet des objets

Traitement réparti

Mots clés libres

Systèmes distribués

Test à base de modèles

Systèmes de Transition Symbolique Temporisé avec des Entrées et Sorties

Génération de cas de test

Critères de couverture

Protocole MPL

Distributed systems

Model-Based Testing

Timed Input Output Symbolic Transition Systems

Test case generation

Coverage criteria

MPL protocol

Résumé

Les systèmes distribués sont composés de nombreux sous-systèmes distants les uns des autres. Afin de réaliser une même tâche, les sous-systèmes communiquent à la fois avec l’environnement par des messages externes et avec d’autres sous-systèmes par des messages internes, via un réseau de communication. En pratique, les systèmes distribués mettent en jeu plusieurs types d’erreurs, propres aux sous-systèmes les constituant, ou en lien avec les communications internes. Afin de s’assurer de leur bon fonctionnement, savoir tester de tels systèmes est essentiel. Cependant, il est très compliqué de les tester car sans horloge globale, les sous-systèmes ne peuvent pas facilement synchroniser leurs envois de messages, ce qui explique l’existence des situations non déterministes. Le test à base de modèles (MBT) est une approche qui consiste à vérifier si le comportement d’un système sous test (SUT) est conforme à son modèle, qui spécifie les comportements souhaités. MBT comprend deux étapes principales: la génération de cas de test et le calcul de verdict. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la génération de cas de test dans les systèmes distribués. Nous utilisons les systèmes de transition symbolique temporisé à entrées et sorties (TIOSTS) et les analysons à l’aide des techniques d’exécution symbolique pour obtenir les comportements symboliques du système distribué. Dans notre approche, l’architecture de test permet d’observer au niveau de chaque soussystème à la fois les messages externes émis vers l’environnement et les messages internes reçus et envoyés. Notre framework de test comprend plusieurs étapes: sélectionner un objectif de test global, défini comme un comportement particulier exhibé par exécution symbolique, projeter l’objectif de test global sur chaque sous-système pour obtenir des objectifs de test locaux, dériver des cas de test unitaires pour chacun des sous-systèmes. L’exécution du test consiste à exécuter des cas de test locaux sur les sous-systèmes paramétrés par les objectifs de tests en calculant à la volée les données de test à soumettre au sous-système en fonction de données observées. Enfin, nous mettons en œuvre notre approche sur un cas d’étude décrivant un protocole utilisé dans le contexte de l’IoT.

Distributed systems are composed of many distant subsystems. In order to achieve a common task, subsystems communicate both with the local environment by external messages and with other subsystems by internal messages through a communication network. In practice, distributed systems are likely to reveal many kinds of errors, so that we need to test them before reaching a certain level of confidence in them. However, testing distributed systems is complicated due to their intrinsic characteristics. Without global clocks, subsystems cannot synchronize messages, leading to non-deterministic situations.Model-Based Testing (MBT) aims at checking whether the behavior of a system under test (SUT) is consistent with its model, specifying expected behaviors. MBT is useful for two main steps: test case generation and verdict computation. In this thesis, we are mainly interested in the generation of test cases for distributed systems.To specify the desired behaviors, we use Timed Input Output Symbolic Transition Systems (TIOSTS), provided with symbolic execution techniques to derive behaviors of the distributed system. Moreover, we assume that in addition to external messages, a local test case observes internal messages received and sent by the co-localized subsystem. Our testing framework includes several steps: selecting a global test purpose using symbolic execution on the global system, projecting the global test purpose to obtain a local test purpose per subsystem, deriving unitary test case per subsystem. Then, test execution consists of executing local test cases by submitting data compatible following a local test purpose and computing a test verdict on the fly. Finally, we apply our testing framework to a case study issued from a protocol popular in the context of IoT.