第13章-物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)

第13章物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)魏旻第13章物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)

本章探討物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)測(cè)試框架，物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議測(cè)試及安全測(cè)試等內(nèi)容。知識(shí)要點(diǎn)能力要求物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)概述⑴了解物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試需求⑵掌握傳感網(wǎng)的測(cè)試分類及其主要功能⑶了解傳感網(wǎng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)⑷掌握傳感網(wǎng)的測(cè)試特點(diǎn)⑸理解傳感網(wǎng)的測(cè)試架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)安全測(cè)試⑴了解安全測(cè)試系統(tǒng)⑵了解系統(tǒng)的搭建以及測(cè)試報(bào)告內(nèi)容PAGE0213.1物聯(lián)網(wǎng)的測(cè)試技術(shù)概述13.1.1需求分析

所謂的測(cè)試就是技術(shù)人員借助于一定的裝置，獲取被測(cè)對(duì)象有關(guān)信息的過程。測(cè)試工作貫穿于物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)鏈的整個(gè)過程。測(cè)試可以對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容提供驗(yàn)證方法和手段，同時(shí)在測(cè)試工作中，不斷發(fā)現(xiàn)和解決問題，有助于完善標(biāo)準(zhǔn)化體系，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。然而對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)這一新興產(chǎn)業(yè)，隨著物聯(lián)網(wǎng)對(duì)象的逐漸明確，怎么進(jìn)行有效的測(cè)試確實(shí)是技術(shù)人員不得不面對(duì)的一個(gè)問題。

產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)的符合程度異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)互通測(cè)試性能測(cè)試大規(guī)模測(cè)試移動(dòng)性測(cè)試共存性測(cè)試遠(yuǎn)程測(cè)試安全測(cè)試

用戶特定需求的測(cè)試PAGE03物聯(lián)網(wǎng)需求PAGE04標(biāo)準(zhǔn)的符合性測(cè)試基本互連測(cè)試應(yīng)用互操作性測(cè)試功能互操作性測(cè)試接口功能測(cè)試行為測(cè)試能力測(cè)試1.產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)的符合程度PAGE052.異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)互通測(cè)試⑤通信資源管理測(cè)試

⑥協(xié)議轉(zhuǎn)換功能測(cè)試③組網(wǎng)接入技術(shù)的測(cè)試④網(wǎng)絡(luò)切換技術(shù)測(cè)試①測(cè)試傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)以及服務(wù)提供者之間讀取和處理服務(wù)信息的能力。②測(cè)試傳感器網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)以及服務(wù)提供者之間交換數(shù)據(jù)的能力。PAGE063.性能測(cè)試①應(yīng)用服務(wù)類屬性指標(biāo)②網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)③應(yīng)用技術(shù)性能指標(biāo)④接入性能指標(biāo)PAGE074.大規(guī)模測(cè)試②分區(qū)域、分層次和分系統(tǒng)功能進(jìn)行測(cè)試①要對(duì)大規(guī)模的各種設(shè)備進(jìn)行層次化整合④信息采集精度、信噪比和容錯(cuò)性測(cè)試③大規(guī)模組網(wǎng)測(cè)試PAGE085.移動(dòng)性測(cè)試①行通信保持測(cè)試

②接入測(cè)試④網(wǎng)絡(luò)通信盲區(qū)測(cè)試③網(wǎng)絡(luò)通信距離測(cè)試Morecreative,moreinnovative.TheNo1globaltechnologyPAGE09①基本技術(shù)的共存性測(cè)試②應(yīng)用的共存性測(cè)試6.共存性測(cè)試PAGE107.遠(yuǎn)程測(cè)試①魯棒性②通信鏈路的監(jiān)控③時(shí)間同步④傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入PAGE11①密鑰管理②數(shù)據(jù)保密性③數(shù)據(jù)完整性④數(shù)據(jù)的新鮮性⑤數(shù)據(jù)鑒別⑥身份鑒別8.安全測(cè)試⑦訪問控制9.用戶特定需求的測(cè)試

為了使傳感器網(wǎng)絡(luò)達(dá)到用戶的特定需求，我們需要對(duì)用戶的特定需求進(jìn)行測(cè)試。主要是針對(duì)具體應(yīng)用設(shè)計(jì)相應(yīng)的測(cè)試方案。PAGE1213.1.2測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

基于OSI七層參考模型的協(xié)議測(cè)試過程、概念和方法，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)見下表。2014年，重慶郵電大學(xué)提交ISO/IECJTC1WG7的傳感網(wǎng)測(cè)試框架國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目正式立項(xiàng)，成為首個(gè)傳感網(wǎng)測(cè)試領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。項(xiàng)目號(hào)名稱內(nèi)容第1部分Generalconcepts基本概念第2部分AbstractTestSuitespecification抽象測(cè)試套規(guī)范第3部分TheTreeandTabularCombinedNotationAmendmentI:TTCNextensions樹和表的組合表示法第4部分Testrealization測(cè)試實(shí)現(xiàn)第5部分Requirementsontestlaboratoriesandclientsfortheconformanceassessmentprocess.一致性評(píng)估過程對(duì)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室及客戶的要求第6部分Protocolprofiletestspecification協(xié)議行規(guī)測(cè)試規(guī)范第7部分ImplementationConformanceStatements實(shí)現(xiàn)一致性聲明SA100.11a的協(xié)議測(cè)試架構(gòu)，如下圖所示，它主要由三個(gè)骨干診斷路由器和MiniPC測(cè)試服務(wù)器構(gòu)成一致性和互可操作性測(cè)試系統(tǒng)。PAGE13PAGE1413.1.3傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的特點(diǎn)1.網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模

在監(jiān)控區(qū)域通常部署大量節(jié)點(diǎn)，這些節(jié)點(diǎn)具有分布地理區(qū)域大、節(jié)點(diǎn)部署密集、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、一些節(jié)點(diǎn)位于惡劣環(huán)境中和信息多跳路由等特點(diǎn)。2.測(cè)試接口多樣性

傳感器網(wǎng)絡(luò)接口主要由五種接口構(gòu)成：用戶和服務(wù)提供者的接口、傳感節(jié)點(diǎn)和用戶的接口、傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)和服務(wù)提供者之間的接口、傳感節(jié)點(diǎn)和傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的接口、傳感節(jié)點(diǎn)之間的接口。3.需要考慮數(shù)據(jù)采集方式及其有效性

數(shù)據(jù)采集方法主要有：離線的數(shù)據(jù)采集方式、聚集函數(shù)操作和網(wǎng)外基于模型的分布式數(shù)據(jù)采集方式。采集數(shù)據(jù)的有效性：①無線與有線接入數(shù)據(jù)有效性②數(shù)據(jù)多跳路由有效性③節(jié)點(diǎn)信息正確選取有效性等。PAGE15

大量傳感器網(wǎng)絡(luò)必須在相對(duì)穩(wěn)定的環(huán)境中，以確定兩個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)之間可以提供有效可用的通信鏈路服務(wù)。6.網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性

傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能因?yàn)橄铝幸蛩囟淖儯孩賯鞲衅鞴?jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失效；②無線通信鏈路帶寬變化或時(shí)斷時(shí)通；③傳感器、感知對(duì)象和觀察者這三要素具有移動(dòng)性；④新節(jié)點(diǎn)的加入。4.資源受限性

傳感器網(wǎng)絡(luò)資源受限主要包括：測(cè)試節(jié)點(diǎn)能量受限、計(jì)算能力受限、存儲(chǔ)能力受限、環(huán)境受限、通信范圍受限、帶寬資源受限。5.通信鏈路保障7.移動(dòng)性

傳感器網(wǎng)絡(luò)中一些無線設(shè)備在移動(dòng)時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和信號(hào)質(zhì)量受壞境影響更大，無線設(shè)備受到干擾可能性加大，同時(shí)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中位置也在變化。PAGE1613.1.4傳感網(wǎng)測(cè)試架構(gòu)

傳感網(wǎng)測(cè)試系統(tǒng)（見下圖）是一個(gè)分布式測(cè)試系統(tǒng)，它包括遠(yuǎn)程綜合測(cè)試平臺(tái)和本地的綜合測(cè)試平臺(tái)兩個(gè)部分。PAGE1713.2.1安全測(cè)試系統(tǒng)概述1.測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

本文所介紹的測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)主體部分是分布式的測(cè)試平臺(tái)，主要包括三個(gè)模塊的設(shè)計(jì)：SICS設(shè)計(jì)模塊、安全測(cè)試執(zhí)行模塊和綜合安全評(píng)估模塊。本測(cè)試系統(tǒng)由前端測(cè)試和后端測(cè)試服務(wù)平臺(tái)構(gòu)成，如左圖所示。13.2物聯(lián)網(wǎng)安全測(cè)試PAGE18安全測(cè)試服務(wù)器生成安全測(cè)試的抽象測(cè)試集，并導(dǎo)入測(cè)試?yán)畔?，測(cè)試客戶端作為人機(jī)交互的接口，為系統(tǒng)提供安全測(cè)試入口，確認(rèn)系統(tǒng)測(cè)試的測(cè)試?yán)虾鸵恢滦詼y(cè)試參考的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試設(shè)備對(duì)被測(cè)設(shè)備進(jìn)行激勵(lì)，模擬攻擊節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊；被測(cè)設(shè)備的響應(yīng)作為其是否具有預(yù)期的安全功能以及實(shí)現(xiàn)方式是否正確的判定條件；一三二PAGE192.安全測(cè)試系統(tǒng)總體架構(gòu)

傳感網(wǎng)安全測(cè)試系統(tǒng)的總體功能架構(gòu)如下圖所示，主要有安全測(cè)試執(zhí)行應(yīng)用服務(wù)、人機(jī)交互界面和管理信息庫(kù)；下層則為支撐服務(wù)層，包括測(cè)試執(zhí)行模塊、SCIS管理、測(cè)試結(jié)果分析等組成。

其中，每個(gè)模塊執(zhí)行不同的命令，并相互支撐完成整個(gè)測(cè)試環(huán)節(jié)。各模塊的功能如下：

⑴SICS管理功能為測(cè)試者提供了安全一致性聲明的內(nèi)容的編寫接口，同時(shí)完成SICS/IXIT信息檢查，保證IUT的聲明與標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的是一致的。

⑵測(cè)試案例管理功能主要是為測(cè)試用戶提供測(cè)試案例編輯接口。

安全服務(wù)器存儲(chǔ)測(cè)試?yán)慕Y(jié)構(gòu)為層次結(jié)構(gòu)，分為四個(gè)層次：測(cè)試集，測(cè)試組，測(cè)試?yán)?，測(cè)試步，如下圖所示。PAGE20⑺測(cè)試結(jié)果分析是對(duì)測(cè)試完成后對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行的詳細(xì)的處理，對(duì)異常情況的出現(xiàn)給出測(cè)試分析等。PAGE21

⑶抽象測(cè)試集提供完整的測(cè)試案例集合。⑷測(cè)試命令管理主要是測(cè)試開始前，在配置階段過程所需的報(bào)文命令等的管理中心。⑸日志記錄是對(duì)測(cè)試過程中各種數(shù)據(jù)報(bào)文、預(yù)配置信息及測(cè)試過程中出現(xiàn)的故障信息等進(jìn)行記錄。⑹數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是對(duì)測(cè)試過程中所產(chǎn)生的各類報(bào)文信息進(jìn)行存儲(chǔ)。PAGE22每一個(gè)模塊的具體功能描述如下：⑴工程管理模塊

工程管理模塊主要是負(fù)責(zé)管理測(cè)試工程，具體有測(cè)試項(xiàng)目說明、測(cè)試配置腳本、結(jié)果探測(cè)腳本等。⑵協(xié)議支撐模塊

主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)安全測(cè)試控制協(xié)議的支撐。3.系統(tǒng)中心控制模塊描述⑶代理管理模塊

主要是負(fù)責(zé)與測(cè)試代理相關(guān)各類事情。⑷測(cè)試控制模塊

測(cè)試控制模塊可以根據(jù)安全測(cè)試前預(yù)配置，向安全測(cè)試代理發(fā)送測(cè)試套件，而且可按照測(cè)試命令控制測(cè)試代理活動(dòng)信息，并且能夠?qū)⒏鱾€(gè)代理的響應(yīng)測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行匯總。PAGE23⑸結(jié)果處理模塊

負(fù)責(zé)接收測(cè)試過程中響應(yīng)的各類響應(yīng)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行分析處理，得出測(cè)試結(jié)果，最終以安全測(cè)試報(bào)告的形式展示給用戶。⑹GUI界面模塊

人與計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的工具，是人與計(jì)算機(jī)進(jìn)行相互的信息交換的平臺(tái)。⑺數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊是對(duì)安全測(cè)試過程中的所有交互的數(shù)據(jù)以及結(jié)果數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的保存，并能夠隨時(shí)提取數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢等。

按照系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，首先用戶編輯SICS測(cè)試案例，通過系統(tǒng)服務(wù)器SICS模塊，測(cè)試用戶可根據(jù)自身測(cè)試需求選取安全測(cè)試抽象集。測(cè)試預(yù)配置階段，用戶還需要調(diào)用測(cè)試命令管理模塊做測(cè)試前的配置。測(cè)試開始階段，將數(shù)據(jù)包發(fā)送至結(jié)果分析模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)日志記錄測(cè)試過程。測(cè)試結(jié)果