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基于路径剪枝的测试用例自动生成方法研究

基于路径剪枝的测试用例自动生成方法研究

作者：庄少阳华南理工大学

学位级别：硕士

路径覆盖测试是一种重要的软件测试方法,通过分析程序获得待覆盖的目标路径,并生成覆盖路径的测试用例,实现软件内部逻辑检查。然而程序中平均12.5%的路径是不可达的,不可达路径无法被任何测试用例覆盖,导致测试用例生成阶段计算资源浪... 详细信息

路径覆盖测试是一种重要的软件测试方法,通过分析程序获得待覆盖的目标路径,并生成覆盖路径的测试用例,实现软件内部逻辑检查。然而程序中平均12.5%的路径是不可达的,不可达路径无法被任何测试用例覆盖,导致测试用例生成阶段计算资源浪费。因此,在测试用例生成前排除不可达路径,可减少测试用例生成的消耗并提高路径覆盖测试效率。本文的研究工作主要包括:(1)针对现有不可达路径检测方法在路径数目较大时无法兼顾检测开销与全面性的缺陷,提出一种基于前缀路径的不可达路径检测方法。该方法基于控制流图复杂度构造前缀路径集,根据前缀路径约束条件判定路径可达性,并将无法判定的前缀路径拓展为完整路径进行检测,最终得到所有路径可达性信息。本文在基准测试集上与主流方法进行实验对比,结果表明该方法在检测准确率与召回率大致相等的前提下,平均减少13.9%的时间消耗,优于主流方法。(2)针对测试用例生成问题的搜索空间过大,导致演化算法求解时收敛性能较差的问题,本文提出一种基于微搜索的测试用例生成方法。微搜索是一种以在微小规模的有效决策子集内搜索替代整个决策集搜索来求解问题的方法,其关键在于构建包含问题最优解的有效决策子集。该方法利用路径约束条件构建包含目标测试用例的有效决策子集,并利用演化算法搜索测试用例。本文在基准测试集上与多个主流基于搜索的测试用例生成方法进行实验对比,结果表明该方法通过构建有效决策子集缩小搜索空间,在输入范围上为[1,INT＿MAXVALUE]时,搜索时间相比对比方法平均减少90.9%,测试用例开销平均减少1.25935×10个。基于上述工作,本文设计开发了一个面向Java程序的测试用例自动生成工具,实现Java工程项目的程序自动分析、不可达路径剪枝以及测试用例自动生成。我们在SF110开源项目数据集上与进行测试,并对运行效果进行了展示。系统测试结果表明在代码平均行数为75行的项目上,检测出1261条不可达路径。共覆盖55%执行路径,平均耗时5862ms,验证了本文方法的有效性。

关键词：不可达路径路径覆盖测试用例生成微搜索演化算法

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基于BIST软件测试思想的单元测试框架

计算机工程 2005年第17期31卷 92-94页

作者：杨艳芳徐拾义上海大学计算机学院上海200072

BIST是一种成熟的硬件可测性设计的方法,BIST软件测试思想则借用了该技术,它主要包括模板和自治测试部分两大基本结构。在该思想的指导下,整合测试用例、测试点、插装函数、测试报告等测试要素,提出了各个要素的存储或使用方式,以路径... 详细信息

BIST是一种成熟的硬件可测性设计的方法,BIST软件测试思想则借用了该技术,它主要包括模板和自治测试部分两大基本结构。在该思想的指导下,整合测试用例、测试点、插装函数、测试报告等测试要素,提出了各个要素的存储或使用方式,以路径覆盖为测试目标,提出了一种BIST软件自测试的测试框架。实践证明,该测试框架有利于BIST软件测试思想的进一步研究和实现。

关键词：软件测试 BIST 白盒测试路径覆盖测试框架

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白盒模糊测试中环境交互问题的解决方案

计算机工程 2020年第1期46卷 216-221页

作者：张婉莹曹晓梅陈伟南京邮电大学计算机学院

针对白盒模糊测试中的环境交互问题,提出一种基于外部函数探测和校正的隐藏路径搜索方案HPSBEF。利用约束求解获取外部函数在执行新路径时的输出值,并将结果记录在链表中,在执行该路径时检测其中的外部函数,根据链表中的信息进行动态修... 详细信息

针对白盒模糊测试中的环境交互问题,提出一种基于外部函数探测和校正的隐藏路径搜索方案HPSBEF。利用约束求解获取外部函数在执行新路径时的输出值,并将结果记录在链表中,在执行该路径时检测其中的外部函数,根据链表中的信息进行动态修正,以达到驱动该路径进而提高路径覆盖率的目的。实验结果表明,与FMM方案相比,HPSBEF方案的路径覆盖率和漏洞检测能力均得到提升,且时间开销较低。

关键词：漏洞检测白盒模糊测试环境交互外部函数路径覆盖

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基于混合能量调度的定向灰盒模糊测试方法

信息技术与信息化 2022年第5期 205-208页

作者：钱忠辰胡勇四川大学网络空间安全学院四川成都610065

定向灰盒模糊器是由M.B?hme于2017年首次提出的,称之为AFLGo,其将主要的测试时间花在特定的目标区域上,有良好的定向性和实效性,但其能量调度策略存在能量分配不公平问题及路径探索不全面问题。针对上述问题,提出一种混合能量调度策略,... 详细信息

定向灰盒模糊器是由M.B?hme于2017年首次提出的,称之为AFLGo,其将主要的测试时间花在特定的目标区域上,有良好的定向性和实效性,但其能量调度策略存在能量分配不公平问题及路径探索不全面问题。针对上述问题,提出一种混合能量调度策略,综合考虑种子的稀有性和距离值对其能量分配的影响。在整个模糊测试的过程中,不只按照AFLGo基于种子距离值的能量调度策略为种子分配能量,也设计基于路径覆盖的种子能量因子算法全面调整种子能量,以提高其路径探索及漏洞挖掘能力,实现基于混合能量调度策略的模糊测试工具Gem-energy。在五个应用程序上测试了Gem-energy。实验证明,相比AFLGO,在总路径数,唯一崩溃量以及分支覆盖率三个评估指标上Gem-energy有所提升,且具有定向能力。

关键词：定向灰盒模糊测试能量分配混合能量调度策略路径覆盖漏洞挖掘

一种基于动态插桩的JavaScript反事实执行方法

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计算机科学 2017年第11期44卷 22-26,49页

作者：龚伟刚游伟李赞石文昌梁彬数据工程与知识工程教育部重点实验室(中国人民大学) 北京100872 中国人民大学信息学院北京100872

目前,静态分析技术已被广泛用于JavaScript程序的安全性分析。但是由于JavaScript支持通过eval等方法在运行时动态生成代码,仅靠静态分析难以取得动态生成代码。一种可行的解决方法是通过动态运行目标程序取得动态生成代码,再对其进行... 详细信息

目前,静态分析技术已被广泛用于JavaScript程序的安全性分析。但是由于JavaScript支持通过eval等方法在运行时动态生成代码,仅靠静态分析难以取得动态生成代码。一种可行的解决方法是通过动态运行目标程序取得动态生成代码,再对其进行静态分析。然而,动态运行目标程序只能覆盖有限的执行路径,会遗漏其他执行路径中的动态生成代码。针对这一问题,基于动态插桩实现了一个反事实执行方法。该方法通过修改JavaScript引擎,在其语法解析阶段动态插入反事实执行体,使条件不成立的分支路径和当前执行路径均能够得到执行。通过该插桩方式,即使嵌套调用eval等方法,也能在其动态生成代码中完成插桩。同时,还实现了一种按需undo方法,以消除反事实执行体中赋值操作带来的影响,且能够避免冗余操作。实验结果表明,实现的方法能够有效地扩大动态分析中执行路径的覆盖面。

关键词：反事实执行路径覆盖动态分析 JavaScript

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有向异构无线传感器网络节点覆盖率优化算法

计算机应用 2017年第7期37卷 1849-1854页

作者：徐忠明谭励杨朝玉唐小江北京工商大学计算机与信息工程学院北京100048

针对有向异构节点部署存在覆盖漏洞多、局部部署不均匀等问题,提出一种有向异构传感器网络目标路径覆盖的精确部署算法(DHPSA)。自主部署过程分为两个阶段:首先,节点在邻居节点的虚拟作用力和指定路径虚拟引力的合力作用下实时选择最优... 详细信息

针对有向异构节点部署存在覆盖漏洞多、局部部署不均匀等问题,提出一种有向异构传感器网络目标路径覆盖的精确部署算法(DHPSA)。自主部署过程分为两个阶段:首先,节点在邻居节点的虚拟作用力和指定路径虚拟引力的合力作用下实时选择最优路线部署到目标路径;然后,节点在邻居节点的组合虚拟力作用下通过自主旋转和自主移动实现位置的微调,继而实现对目标路径的精确覆盖。通过仿真实验对比分析,所提算法比基于虚拟力的精确部署算法(VFPSA)在覆盖率方面提高约4.4%、重叠率方面下降约3.4%,移动距离方面减少约2.1%及部署时间减少约4.3%。仿真实验结果表明该部署算法更能有效地增大覆盖率,减小重叠率,降低能耗。

关键词：有向异构精确部署虚拟力节点旋转路径覆盖

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一种混合测试用例约简和生成的方法

微电子学与计算机 2018年第6期35卷 17-21,27页

作者：李益吴军华南京工业大学计算机科学与技术学院江苏南京211816

软件测试是软件开发的重要的环节,如何实现路径覆盖、提高测试效率是测试研究的关键问题.从测试需求着手,通过路径分析进行测试需求的约简;利用条件概率判定条件语句间的相关性以检测不可达路径;综合遗传算法和萤火虫算法,根据层接近度... 详细信息

软件测试是软件开发的重要的环节,如何实现路径覆盖、提高测试效率是测试研究的关键问题.从测试需求着手,通过路径分析进行测试需求的约简;利用条件概率判定条件语句间的相关性以检测不可达路径;综合遗传算法和萤火虫算法,根据层接近度和分支距离设计适应度函数,根据萤火虫位置的更新进行遗传操作,从而减少冗余的测试用例,提高算法收敛性.将所提方法应用于基准程序,并与同类方法比较可知,该方法生成路径覆盖测试用例具有高效性.

关键词：路径覆盖需求约简不可达路径遗传算法萤火虫算法

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基于遗传算法的多路径测试用例生成方法

微计算机信息 2010年第24期26卷 168-169,164页

作者：孙建华姜淑娟中国矿业大学计算机科学与技术学院江苏徐州221008

软件测试是软件开发过程中极其重要的一环,提高软件测试的自动化程度对于确保软件开发质量、降低软件开发成本非常重要,而提高生成测试用例的自动化程度又是提高测试自动化程度的关键。文中采用矩阵记录测试数据所经过的路径,并对遗传... 详细信息

软件测试是软件开发过程中极其重要的一环,提高软件测试的自动化程度对于确保软件开发质量、降低软件开发成本非常重要,而提高生成测试用例的自动化程度又是提高测试自动化程度的关键。文中采用矩阵记录测试数据所经过的路径,并对遗传算法适应度函数进行改进,提出了一种新的利用遗传算法自动生成多路径覆盖的测试用例生成方法,并通过实例进行了验证。

关键词：软件测试遗传算法路径覆盖

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遗传算法辅助的动态符号执行测试方法

计算机工程与应用 2020年第21期56卷 231-236页

作者：谢章伟崔展齐郑丽伟张志华北京信息科技大学计算机学院北京100101

动态符号执行是一种有效的软件测试方法,但由于受到约束求解器求解能力的限制,在面对较为复杂的程序和路径条件时,动态符号执行的路径覆盖率还有待提升。针对上述问题,提出了一种遗传算法辅助的动态符号执行测试方法,并基于此方法实现... 详细信息

动态符号执行是一种有效的软件测试方法,但由于受到约束求解器求解能力的限制,在面对较为复杂的程序和路径条件时,动态符号执行的路径覆盖率还有待提升。针对上述问题,提出了一种遗传算法辅助的动态符号执行测试方法,并基于此方法实现了原型工具JDart-Ga。该方法结合遗传算法的优势,生成约束求解器无法求解的约束条件对应测试输入,从而提升动态符号执行的路径覆盖率。实验结果表明,在测试存在动态符号执行无法覆盖路径的3个实验对象时,所提出方法的路径覆盖率与JDart相比分别提升了16%至23%。

关键词：动态符号执行约束求解路径覆盖遗传算法