CoFI: uma abordagem combinando teste de conformidade e injeção de falhas para validação de software em aplicações espaciais

• Ano de defesa: 2005
• Autor(a) principal: Ana Maria Ambrosio
• Orientador(a): Solon Venâncio de Carvalho
• Banca de defesa: Eliane Martins, Nandamudi Lankalapalli Vijaykumar, Nilson Sant'Anna, Clóvis Torres Fernandes, Mario Jino
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Computação Aplicada
• País: BR
• Resumo em Inglês: In order to reduce costs and decrease the number of space mission incidents this dissertation proposes a software test process and methodology. Following the standardization trend of software in space application, conformance testing will be of interest in such applications in the near future; as was the case for telecommunications when, in 1980`s, the International Organization for Standardization (ISO) established the ISO conformance testing standard IS-9646. To complement the conformance validation and to take into account the consequences space applications software suffers from the environment radiation, the fault injection technique was adopted. In this dissertation, the test process is based on the IS-9646 and it embraces a test methodology that guides test designing. Both the process and the test methodology are named CoFI, as they combine conformance testing and fault injection. The main characteristic of the methodology is to deal with faults that mimic problems caused by the space radiation environment that affects computational communication on board of satellites. Another feature is to use formal methods and UML artifacts in order to allow automation. Side effects such as the test number explosion of using formal methods are mitigated with normal and exceptional behavior representation into distinct models. The CoFI test sequence is empirically evaluated in three real applications: a standardized service of the ECSS-E-70-41A for ground-board communication, an on-board communication protocol and a ground, Control Centre and ground station, protocol. The last two applications have been used in INPE`s scientific satellite missions. An analysis of the CoFI test sequence efficiency related to the adequacy criteria of finite state machine mutation faults was performed. Results have shown a competitive and efficient methodology for real space projects. Although the CoFI approach is focused on satellite on-board communication software validation, it is not restricted to this kind of application.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/MTC-m13@80/2005/09.06.13.34

Este trabalho propõe um processo e uma metodologia de teste de software visando reduzir custos e diminuir o número de incidentes em missões espaciais. Seguindo a tendência atual das padronizações de software em aplicações espaciais, o teste de conformidade será de interesse em tais aplicações em futuro próximo como foi o caso da padronização de protocolos em telecomunicações, que levou ao estabelecimento do padrão ISO-9646 de teste de conformidade, nos anos 80. Para softwares em aplicações espaciais a validação da conformidade é complementada com a técnica de injeção de falhas para considerar as consequências da radiação do ambiente sofridas pelo software. A proposta consta de um processo de teste baseado na IS-9646 que abriga uma metodologia para orientar o projeto de testes. Ambos, o processo e a metodologia são denominados CoFI, pois combinam teste de conformidade e validação por falhas injetáveis. A principal característica da metodologia é tratar falhas que imitam os problemas físicos causados pela radiação que afetam a comunicação computacional a bordo de satélites. Uma outra característica é o uso de métodos formais e artefatos da UML para facilitar a automação. Efeitos colaterais, como explosão no número de testes, do uso de ferramentas de geração de testes a partir de especificações formais são tratados com a separação do comportamento normal e excepcional em modelos distintos. A sequência de teste gerada com a CoFI é avaliada empiricamente em três aplicações: um serviço padronizado na norma ECSS-E-70-41A que aborda comunicação solo-bordo, um protocolo de bordo e um protocolo de solo para comunicação entre Centro de Controle e estação terrena. As duas últimas têm sido usadas atualmente em missões de satélites científicos no INPE. Uma análise da eficiência da sequência de teste CoFI relacionada ao critério de adequação de falhas de mutação em máquinas de estado foi realizada. Os resultados mostraram que a metodologia é competitiva e eficaz para ser aplicada em projetos espaciais reais. Apesar da abordagem CoFI focar a validação de software de comunicação a bordo de satélites, ela não é restrita a esse tipo de aplicação.