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문제 정의
- 본 논문에서는 무기체계 소프트웨어 요구사항/설계 모델인 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 기반으로 테스트 케이스를 자동 생성하는 방법을 제안하였다. 테스트 케이스 생성을 위해 유스케이스 명세의 메인/ 대안/예외 시나리오를 분석하여 테스트 시퀀스를 생성하고 유스케이스 이벤트 모델과 유스케이스 명세를 기반으로 테스트 데이터를 생성하였다.
- 본 연구는 기존 무기체계 소프트웨어 테스트 케이스 생성의 한계점을 극복하기 위해 무기체계 소프트웨어의 요구 사항/설계 모델인 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 기반으로 테스트 케이스를 자동 생성하는 방법을 제안한다. 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 구성하는 요구 사항 표현 모델인 유스 케이스 이벤트 모델과 요구 사항을 명세한 유스 케이스 명세를 기반으로 테스트 시퀀스와 테스트 데이터를 생성한다.
제안 방법
- UML Model 레이어는 표준 UML 모델 구조를 정의한다. Rhapsody와 같은 다른 모델링 도구에 대한 확장이 용이하도록 UML Model 레이어와 UML Model 생성 레이어를 분리하였다.
- 유스케이스 명세 언어를 구성하는 각 제약사항은 제약사항 표기 언어인 Object Constraint Language(OCL)로 기술된다. 각 스텝의 제약사항과 제약사항에 기술된 입력 변수를 OCL 표현식을 풀어내는 OCL Solver를 이용하여 분석함으로써 테스트 시퀀스와 테스트 데이터를 생성한다.
- 유스케이스 템플릿을 바탕으로 시나리오 모델을 생성하고 생성한 시나리오 모델을 기반으로 테스트 시나리오를 생성한다. 각 테스트 시나리오에서 사용되는 테스트 데이터를 위한 데이터 모델을 정의하고, 테스트 시나리오와 데이터 모델을 이용하여 테스트 케이스를 생성한다.
- 정의한 유스케이스 템플릿을 바탕으로 제어 흐름도를 자동으로 생성한다. 그리고 해당 연구에서 제안한 도구를 이용하여 테스트 시퀀스를 생성한다.
- 기본 시나리오를 기반으로 우선 테스트 모델을 구축한 후, 각 대안/예외 시나리오를 반영하도록 테스트 모델을 확장한다. 시나리오 명세의 단말 노드에 시나리오의 유형에 따라 각각 기본/대안/예외 Final 노드를 추가한다.
- 기존 무기체계 소프트웨어에서의 테스트 케이스는 테스터가 소프트웨어 통합 시험절차서[3]에 정의된 시험 항목을 분석하여 수동으로 생성하였다. 시험 항목은 관련 요구 사항, 선행조건, 입력, 예상 결과, 평가 기준, 시험 절차, 가정 및 제약사항으로 구성된다.
- 그리고 정형화된 시나리오 명세가 아닌 자연어 기반의 반정형화된 시나리오 명세를 이용하여 테스트 케이스를 생성함으로써 제안 기술의 적용성을 높였다. 또한 요구사항 시나리오의 분기를 모두 커버하는 시퀀스를 분석하여 세분화된 테스트 케이스를 생성함으로써 요구사항 커버리지만을 만족하는 테스트 케이스가 아닌, 다양한 시나리오 동작 흐름을 테스트할 수 있는 테스트 케이스를 생성하였다. 무기체계 소프트웨어의 유스케이스 이벤트 모델을 기반으로 요구사항과 연관된 데이터와 invariant를 추출하여 분석함으로써 테스트 시퀀스 뿐만 아니라 테스트 데이터 를 함께 고려한 테스트 케이스를 생성하였다.
- 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 이용하여 테스트 시퀀스와 테스트 데이터를 모두 고려한 테스트 케이스를 자동 생성하였다. 테스트 케이스 자동 생성을 통해 테스터의 역량에 의존하는 수동 테스트 케이스 생성에 비해 일관된 품질의 테스트 케이스를 생성할 수 있었다.
- 또한 요구사항 시나리오의 분기를 모두 커버하는 시퀀스를 분석하여 세분화된 테스트 케이스를 생성함으로써 요구사항 커버리지만을 만족하는 테스트 케이스가 아닌, 다양한 시나리오 동작 흐름을 테스트할 수 있는 테스트 케이스를 생성하였다. 무기체계 소프트웨어의 유스케이스 이벤트 모델을 기반으로 요구사항과 연관된 데이터와 invariant를 추출하여 분석함으로써 테스트 시퀀스 뿐만 아니라 테스트 데이터 를 함께 고려한 테스트 케이스를 생성하였다. 테스트 케이스 자동 생성을 통해 테스트 케이스 생성 비용과 시간을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 장에서는 유스케이스 이벤트 모델과 유스케이스 명세를 기반으로 테스트 케이스를 생성하는 방법을 정의한다. 테스트 케이스 생성 방법은 테스트 시퀀스 생성과 테스트 데이터 분석으로 구성된다.
- 사례 적용에서는 사례 적용을 수행할 대상 모델을 소개하고 개발한 테스트 케이스 생성 도구를 설명한다. 그리고 사례 적용 결과를 설명한다.
- 그리고 정의한 시나리오들을 이용해 Petri-Net을 생성한다. 생성된 Petri-Net을 분석하여 명확성, 완전성, 일관성, 정확성을 해치는 모델 결함들을 제거하고, 최종 완성된 Petri-Net을 요구사항 엔지니어가 최종적으로 확인 후, Petri-Net을 기반으로 테스트 시퀀스를 생성한다.
- 기본 시나리오를 기반으로 우선 테스트 모델을 구축한 후, 각 대안/예외 시나리오를 반영하도록 테스트 모델을 확장한다. 시나리오 명세의 단말 노드에 시나리오의 유형에 따라 각각 기본/대안/예외 Final 노드를 추가한다.
- 시나리오 문법을 기반으로 시나리오를 파싱하여 테스트 모델을 구축한다. Table 4는 예를 들어 설명할 테스트 시나리오 예제이다.
- 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 구성하는 요구 사항 표현 모델인 유스 케이스 이벤트 모델과 요구 사항을 명세한 유스 케이스 명세를 기반으로 테스트 시퀀스와 테스트 데이터를 생성한다. 유스 케이스 명세의 메인/대안/예외 시나리오를 분석하여 테스트 시퀀스를 생성하고 유스 케이스 이벤트 모델과 유스 케이스 명세를 기반으로 테스트 데이터를 생성한다.
- 는 UML 유스케이스 모델의 유스케이스를 Cockburn의 연구에서 정의한 유스케이스 템플릿을 이용하여 정의한다. 유스케이스 템플릿을 바탕으로 시나리오 모델을 생성하고 생성한 시나리오 모델을 기반으로 테스트 시나리오를 생성한다. 각 테스트 시나리오에서 사용되는 테스트 데이터를 위한 데이터 모델을 정의하고, 테스트 시나리오와 데이터 모델을 이용하여 테스트 케이스를 생성한다.
- 테스트 데이터 분석을 위해 입력 변수를 추출하고 추출된 입력 변수의 invariant 경계값을 생성한다. 그리고 각 테스트 시퀀스에서 입력 변수가 포함된 분기 노드 조건들을 조합하여 테스트 시퀀스를 수행하기 위한 입력 변수 조건을 생성한다.
- 본 논문에서는 무기체계 소프트웨어 요구사항/설계 모델인 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 기반으로 테스트 케이스를 자동 생성하는 방법을 제안하였다. 테스트 케이스 생성을 위해 유스케이스 명세의 메인/ 대안/예외 시나리오를 분석하여 테스트 시퀀스를 생성하고 유스케이스 이벤트 모델과 유스케이스 명세를 기반으로 테스트 데이터를 생성하였다. 그리고 제안 방법을 구현한 테스트 케이스 생성 도구를 이용하여 항전 제어 시스템을 구성하는 8개의 대상 모델을 입력으로 11개의 기본 테스트 시퀀스, 11개의 대안 테스트 시퀀스, 8개의 예외 테스트 시퀀스, 8개의 테스트 데이터를 생성하였다.
대상 데이터
- LIG넥스원에서 개발 중인 항전 제어 시스템의 소프트웨어 요구사항을 명세한 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 대상으로 사례 적용을 수행한다.
- 테스트 케이스 생성을 위해 유스케이스 명세의 메인/ 대안/예외 시나리오를 분석하여 테스트 시퀀스를 생성하고 유스케이스 이벤트 모델과 유스케이스 명세를 기반으로 테스트 데이터를 생성하였다. 그리고 제안 방법을 구현한 테스트 케이스 생성 도구를 이용하여 항전 제어 시스템을 구성하는 8개의 대상 모델을 입력으로 11개의 기본 테스트 시퀀스, 11개의 대안 테스트 시퀀스, 8개의 예외 테스트 시퀀스, 8개의 테스트 데이터를 생성하였다.
- LIG넥스원에서 개발 중인 항전 제어 시스템의 소프트웨어 요구사항을 명세한 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 대상으로 사례 적용을 수행한다. 대상 모델은 항전 제어 시스템의 시스템 관리, 미션 관리, 항공기 관리, 인터페이스 관리 기능에 대한 세부 요구사항들 에 대해 모델링되었다. Table 6은 대상 모델의 규모를 표현한다.
- 본 연구는 기존 무기체계 소프트웨어 테스트 케이스 생성의 한계점을 극복하기 위해 무기체계 소프트웨어의 요구 사항/설계 모델인 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 기반으로 테스트 케이스를 자동 생성하는 방법을 제안한다. 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 구성하는 요구 사항 표현 모델인 유스 케이스 이벤트 모델과 요구 사항을 명세한 유스 케이스 명세를 기반으로 테스트 시퀀스와 테스트 데이터를 생성한다. 유스 케이스 명세의 메인/대안/예외 시나리오를 분석하여 테스트 시퀀스를 생성하고 유스 케이스 이벤트 모델과 유스 케이스 명세를 기반으로 테스트 데이터를 생성한다.
- 제안 방법을 8개의 대상 모델에 적용하여 테스트 케이스를 생성하였다. 본 절에서는 8개의 대상 모델 중 3개의 시나리오와 2개의 입력 변수를 가지는 “System Initialization”를 모델을 대상으로 생성된 테스트 케이스 생성 결과를 설명한다.
- 테스트 케이스 생성 결과 8개의 대상 모델을 대상으로 11개의 기본 테스트 시퀀스, 11개의 대안 테스트 시퀀스, 8개의 예외 테스트 시퀀스, 8개의 테스트 데이터를 생성하였다. 테스트 데이터가 생성되지 않은 경우는 입력이 값을 생성할 수 없는 별도의 속성을 가지지 않는 시그널이거나 입력 변수가 정의되지 않은 경우 혹은 입력 변수의 invariant가 정의되지 않은 경우이다.
- 테스트 케이스 생성 도구는 Test Case Generator 레이어, LIG Model 레이어, EA Model Generator 레이어, UML Model 레이어로 구성된다. Test Case Generator 레이어는 입력된 모델의 유스케이스 시나리오를 분석하여 테스트 모델을 구축하고 테스트 시퀀스와 테스트 데이터를 분석하여 테스트 케이스를 생성하는 기능을 수행한다.
이론/모형
- 테스트 시퀀스 생성은 테스트 모델의 모든 분기를 적어도 한번 수행하는 경로들을 생성하는 단계이다. DFS 알고리즘을 이용하여 경로를 탐색한다. 반복문에 의한 무한 루프를 막기 위해 각 Decision 노드의 True 분기는 최대 한번만 방문한다.
- 경계값 자동 생성을 위해 Constraint Solver 도구를 이용한다. 유스케이스의 입력 변수가 다수인 경우 생성된 데이터를 all/pairwise/each choice 방법을 이용해 조합한다.
- 유스케이스 이벤트 모델은 모델링 대상(System/CSCI) 에 따라 System/CSCI Capability Model(Use Case Event Model)로 정의된다. Fig.
- 경계값 자동 생성을 위해 Constraint Solver 도구를 이용한다. 유스케이스의 입력 변수가 다수인 경우 생성된 데이터를 all/pairwise/each choice 방법을 이용해 조합한다. 테스트 데이터 생성에 사용할 데이터 조합 방법은 테스터가 선택한다.
성능/효과
- 테스트 케이스 자동 생성을 통해 테스터의 역량에 의존하는 수동 테스트 케이스 생성에 비해 일관된 품질의 테스트 케이스를 생성할 수 있었다. 그리고 정형화된 시나리오 명세가 아닌 자연어 기반의 반정형화된 시나리오 명세를 이용하여 테스트 케이스를 생성함으로써 제안 기술의 적용성을 높였다. 또한 요구사항 시나리오의 분기를 모두 커버하는 시퀀스를 분석하여 세분화된 테스트 케이스를 생성함으로써 요구사항 커버리지만을 만족하는 테스트 케이스가 아닌, 다양한 시나리오 동작 흐름을 테스트할 수 있는 테스트 케이스를 생성하였다.
- 그러나 기존 테스트 케이스 생성 방법은 다음 두 가지 한계점을 가진다. 첫째, 시험 항목을 분석하는 테스터의 역량에 따라 테스트 케이스의 품질이 달라질 수 있다. 둘째, 테스트 케이스 작성에 과도한 시간 및 비용이 발생할 수 있다.
- 무기체계 소프트웨어 참조 모델을 이용하여 테스트 시퀀스와 테스트 데이터를 모두 고려한 테스트 케이스를 자동 생성하였다. 테스트 케이스 자동 생성을 통해 테스터의 역량에 의존하는 수동 테스트 케이스 생성에 비해 일관된 품질의 테스트 케이스를 생성할 수 있었다. 그리고 정형화된 시나리오 명세가 아닌 자연어 기반의 반정형화된 시나리오 명세를 이용하여 테스트 케이스를 생성함으로써 제안 기술의 적용성을 높였다.
후속연구
- 무기체계 소프트웨어의 유스케이스 이벤트 모델을 기반으로 요구사항과 연관된 데이터와 invariant를 추출하여 분석함으로써 테스트 시퀀스 뿐만 아니라 테스트 데이터 를 함께 고려한 테스트 케이스를 생성하였다. 테스트 케이스 자동 생성을 통해 테스트 케이스 생성 비용과 시간을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
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