Синтез установочных последовательностей для автоматов с временными ограничениями

State identification is the well-known problem in the theory of Finite State Machines (FSM) where homing sequences (HS) are used for the identification of a current FSM state, and this fact is widely used in the area of software and hardware testing and verification. For various kinds of FSMs, such as partial, complete, deterministic, non-deterministic, there exist sufficient and necessary conditions for the existence ofpreset and adaptive HS and algorithms for their derivation. Nowadays timed aspects become very important for hardware and software systems and for this reason classical FSMs are extended by clock variables. In this work, we address the problem of checking the existence and derivation of homing sequences for FSMs with timed guards and show that the length estimation for timed homing sequence coincides with that for untimed FSM. The investigation is based on the FSM abstraction of a Timed FSM, i.e. on a classical FSM which describes behavior of corresponding TFSM and inherits some of its properties. When solving state identification problems for timed FSMs, the existing FSM abstraction is properly optimized.Идентификация состояний является хорошо известной задачей теории конечных автоматов, и установочные последовательности, которые позволяют идентифицировать текущее состояние конечного автомата, широко используются в областях тестирования и верификации программного и аппаратного обеспечения. Для автоматов различных классов, полностью определенных и частичных, детерминированных и недетерминированных, установлены необходимые и достаточные условия существования безусловных и адаптивных установочных последовательностей и предложены алгоритмы их синтеза, если такая последовательность существует. В настоящее время при верификации и тестировании программного и аппаратного обеспечения необходимо учитывать временные аспекты, что приводит к расширению автоматных моделей временными переменными. В настоящей работе мы исследуем задачи проверки существования и синтеза безусловных и адаптивных установочных последовательностей для автоматов с временными ограничениями и показываем, что оценки на длину таких последовательностей совпадают с оценками для классических конечных автоматов. Предлагаемый подход основан на использовании конечно-автоматной абстракции временного автомата, то есть описании временного автомата соответствующим конечным автоматом, который сохраняет свойства временного автомата относительно установочных последовательностей

Parallel algorithms for generating distinguishing sequences for observable non-deterministic FSMs

A distinguishing sequence (DS) for a finite state machine (FSM) is an input sequence that distinguishes every pair of states of the FSM. There are techniques that generate a test sequence with guaranteed fault detection power and it has been found that shorter test sequence can be produced if DSs are used. Despite these benefits, however, until recently the only published DS generation algorithms have been for deterministic FSMs. This paper develops a massively parallel algorithm, which can be used in GPU Computing, to generate DSs from partial observable non-deterministic FSMs. We also present the results of experiments using randomly generated FSMs and some benchmark FSMs. The results are promising and indicate that the proposed algorithm can derive DSs from partial observable non-deterministic FSMs with 32,000 states in an acceptable amount of time.This work is supported by the Scientific and Technological Research Council of Turkey (TUBITAK) under Grant #1059B191400424 and by the NVIDIA corporation

Метод синтеза тестов с гарантированной полнотой по модели расширенного автомата

Extended Finite State Machines (EFSMs) are widely used when deriving tests for checking functional requirements for software implementations. However, the fault coverage of tests covering appropriate paths, variables, etc. of the specification EFSM, remains rather obscure and such tests do not detect many functional faults in EFSM implementations. In this paper, an approach is proposed for deriving complete tests with respect to functional faults of a proper Java EFSM implementation. First, an initial test suite derived against the specification EFSM is checked with respect to faults generated by a µJava tool. Since the EFSM software implementation is template based, each undetected fault can be easily mapped into a mutant EFSM of the specification machine. Thus, a distinguishing sequence is derived for two Finite State Machines modeling two EFSMs instead of deriving such a sequence for two programs. If the corresponding FSMs are too complex or cannot be completely derived, a test suite can be incomplete. However, the performed experiments clearly show that a test suite extended by such distinguishing sequences detects much more functional faults in software implementations of a system whose behaviour is described by the given EFSM.Расширенные автоматы активно используются при построении тестов для программного обеспечения на основе формальных моделей. Однако полнота тестов, построенных по расширенному автомату на основе покрытия путей, переменных и т.п., остается практически неизвестной; более того, как известно, такие тесты не обнаруживают большое количество часто встречающихся функциональных ошибок в программных реализациях системы, поведение которой описано таким расширенным автоматом. В данной работе для построения тестовых последовательностей мы предлагаем использовать шаблонную реализацию расширенного автомата в языке Java. Поскольку программа составлена по шаблону, то ошибки в программе напрямую переносятся на ошибки в расширенном автомате. В работе предлагается метод построения множества тестовых последовательностей, обнаруживающих функциональные ошибки в шаблонной реализации расширенного автомата. На первом шаге тест, построенный по расширенному автомату одним из известных методов, проверяется на полноту относительно ошибок, сгенерированных инструментом µJava в шаблонной программной реализации. После этого для каждого необнаруженного тестом программного мутанта строится мутант эталонного расширенного автомата; на следующем шаге по некоторой конечно-автоматной абстракции генерируется последовательность, различающая два расширенных автомата (если такая последовательность существует), которая добавляется в строящийся тест. Построенный таким образом тест является полным относительно ошибок, сгенерированных инструментом µJava. Если соответствующий конечный автомат, построенный посредством моделирования расширенного автомата, получается слишком сложным, или построить такой конечный автомат не представляется возможным, то полнота построенного теста не гарантируется. Однако экспериментально показывается, что исходный тест, расширенный такими различающими последовательностями, обнаруживает значительно больше функциональных ошибок в программных реализациях системы, для которой расширенный автомат используется в качестве спецификаци

On conformance testing of systems communicating by Rendezvous

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Incomplete distinguishing sequences for finite state machines

Given a Finite State Machine (FSM) M, a Distinguishing Sequence (DS) is a test that identifies the state of M. While there are two types of DSs, preset DSs (PDSs) and adaptive DSs (ADSs), not all FSMs possess a DS. In this paper, we examine the problem of finding incomplete PDSs and ADSs, exploring associated optimisation problems: finding a largest set of states that has a DS and finding a smallest set of DSs that, between them, distinguish all of the states. We also propose a greedy algorithm to produce a small set of incomplete ADSs and use experiments to compare this with two previously published algorithms for generating state identifiers. We show that the optimisation problems related to incomplete ADSs and PDSs are PSPACE-Complete as are corresponding approximation problems. In the experiments we found that incomplete ADSs produced by the proposed greedy algorithm led to relatively compact state identifiers

Automated test sequence generation for finite state machines using genetic algorithms

This thesis was submitted for the degree of Doctor of Philosophy and awarded by Brunel University.Testing software implementations, formally specified using finite state automata (FSA) has been of interest. Such systems include communication protocols and control sections of safety critical systems. There is extensive literature regarding how to formally validate an FSM based specification, but testing that an implementation conforms to the specification is still an open problem. Two aspects of FSA based testing, both NP-hard problems, are discussed in this thesis and then combined. These are the generation of state verification sequences (UIOs) and the generation of sequences of conditional transitions that are easy to trigger. In order to facilitate test sequence generation a novel representation of the transition conditions and a number of fitness function algorithms are defined. An empirical study of the effectiveness on real FSA based systems and example FSAs provides some interesting positive results. The use of genetic algorithms (GAs) makes these problems scalable for large FSAs. The experiments used a software tool that was developed in Java

Automated test sequence generation for finite state machines using genetic algorithms

Testing software implementations, formally specified using finite state automata (FSA) has been of interest. Such systems include communication protocols and control sections of safety critical systems. There is extensive literature regarding how to formally validate an FSM based specification, but testing that an implementation conforms to the specification is still an open problem. Two aspects of FSA based testing, both NP-hard problems, are discussed in this thesis and then combined. These are the generation of state verification sequences (UIOs) and the generation of sequences of conditional transitions that are easy to trigger. In order to facilitate test sequence generation a novel representation of the transition conditions and a number of fitness function algorithms are defined. An empirical study of the effectiveness on real FSA based systems and example FSAs provides some interesting positive results. The use of genetic algorithms (GAs) makes these problems scalable for large FSAs. The experiments used a software tool that was developed in Java.EThOS - Electronic Theses Online ServiceGBUnited Kingdo

Model Checking and Model-Based Testing : Improving Their Feasibility by Lazy Techniques, Parallelization, and Other Optimizations

This thesis focuses on the lightweight formal method of model-based testing for checking safety properties, and derives a new and more feasible approach. For liveness properties, dynamic testing is impossible, so feasibility is increased by specializing on an important class of properties, livelock freedom, and deriving a more feasible model checking algorithm for it. All mentioned improvements are substantiated by experiments