JPH0830444A - 正規表現を用いたメッセージシーケンスチャート抽出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ループ構造を有する一般の到達可能解析木か
らメッセージシーケンスチャートを抽出することができ
るとともに、またシステム全体の制御構造を反映した形
でメッセージシーケンスチャートを抽出することができ
る正規表現を用いたメッセージシーケンスチャート抽出
方法を提供する。 【構成】 入力となるプロセス毎に与えられた有限状態
遷移機械１に対して到達可能性解析部２で到達可能性解
析を行って、到達可能解析木を生成し、この生成した到
達可能解析木を正規表現変換部３で正規表現に変換し、
この変換した正規表現に従ってメッセージシーケンスチ
ャート生成部４でメッセージシーケンスチャートを生成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、正規表現を用いたメッ
セージシーケンスチャート抽出方法に関し、特に通信プ
ロトコル、交換処理時、通信する並行プログラム系の作
成に利用され、該並行プログラム系に対する仕様として
与えられるメッセージシーケンスチャートを抽出する正
規表現を用いたメッセージシーケンスチャート抽出方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、通信プロトコル、交換処理等、通
信する並行プログラム系に対する仕様を与える場合、個
々の実行主体であるプロセス毎に有限状態遷移機械を定
義し、それを仕様とする手法が用いられてきた。これに
対し、メッセージシーケンスチャートを仕様として与え
ることにより、仕様の拡張を容易にし、より詳細な仕様
の検証を可能とする手法が提案されている（文献：電子
情報通信学会論文誌’86/5,Vol.J69B,No.5．伊藤、市川
「並行プロセスを基本とした交換プログラム仕様の階層
的検証法」）。この手法では、メッセージシーケンスチ
ャートの仕様からプロセス毎の有限状態遷移機械の仕様
を自動的に合成することにより、仕様の検証、プログラ
ムの自動生成等、従来の有限状態遷移機械の仕様に対す
る技術を適用可能としている。

【０００３】しかしながら、既存の多くの通信する並行
プログラム系に対する仕様としてはプロセス毎の有限状
態遷移機械の仕様しか持たず、メッセージシーケンスチ
ャートの仕様を持たない。そこで、既存仕様の再利用を
目的とし、プロセス毎の有限状態遷移機械の仕様からメ
ッセージシーケンスチャートを抽出する手法が提案され
ている（特願平５−３０３０１５号）。この手法では、
プロセス毎の有限状態遷移機械に対して到達可能解析を
行うことにより到達可能解析木を生成し、この到達可能
解析木のパスを切り出すことによりメッセージシーケン
スチャートの抽出を行っている。しかしながら、ここで
処理可能な到達可能解析木はループ構造を持たない到達
可能解析木であり、一般のループ構造を持つ到達可能解
析木を扱うことはできない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に到達可能解析に
よって生成する到達可能解析木にはループ構造が存在す
るが、従来の手法ではループ構造を持つ到達可能解析木
からはメッセージシーケンスチャートを抽出することが
できないという問題がある。また、従来の手法ではルー
プや分岐などのシステム全体としての制御構造も表現す
ることができないという問題がある。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、ループ構造を有する一般の到
達可能解析木からメッセージシーケンスチャートを抽出
することができるとともに、またシステム全体の制御構
造を反映した形でメッセージシーケンスチャートを抽出
することができる正規表現を用いたメッセージシーケン
スチャート抽出方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の正規表現を用いたメッセージシーケンスチ
ャート抽出方法は、通信ソフトウェアを構成する実行主
体であるプロセス毎のプロセス仕様として定義した有限
状態遷移機械記述を入力し、プロセス間のメッセージの
やり取りを図形で表示したメッセージシーケンスチャー
トを抽出する方法において、前記有限状態遷移機械記述
から、各プロセスで実行されるイベントの組と遷移先の
状態の組を抽出した到達可能解析木を作成し、前記到達
可能解析木を有限オートマトンと見なし、該有限オート
マトンの各状態を変数とし、該変数が、遷移に付けられ
たイベントの組に対応したラベルを係数とした遷移元の
状態の変数項の和に等しいとして連立方程式を生成し、
終了状態の変数についての解を求めて正規表現とし、前
記正規表現から該正規表現内の各項の形式である閉包、
和、連接、単独のラベルに応じて決まった出力形式を用
いて表現し、閉包、和、連接を構成する単独のラベルを
全て出力するまで再帰的にメッセージシーケンスチャー
トを出力することを要旨とする。

【０００７】

【作用】本発明の正規表現を用いたメッセージシーケン
スチャート抽出方法では、到達可能解析によって得られ
る到達可能解析木は有限オートマトンと見なすことがで
き、任意の有限オートマトンは正規表現に変換可能であ
り、正規表現に従ってメッセージシーケンスチャートを
生成することにより、ループ構造を持つような一般的な
到達可能解析木からメッセージシーケンスチャートを抽
出することが可能となり、またシステム全体としての制
御構造を反映した形でメッセージシーケンスチャートを
抽出することができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【０００９】図１は、本発明の一実施例に係わる正規表
現を用いたメッセージシーケンスチャート抽出方法を実
現する装置の構成を示すブロック図である。同図におい
て、１は入力となるプロセス毎に与えられた有限状態遷
移機械であり、２は縮退到達可能性解析（文献：Trans.
IECE Japan E66-2,M.Itoh,H.Ichikawa,"Protocol verif
ication algorithm using reduced reachability analy
sis"）を用いて縮退到達可能解析木を生成する到達可能
性解析部である。

【００１０】縮退到達可能性解析は到達可能性解析にお
ける状態爆発の問題に対処するため、メッセージシーケ
ンスチャートとして異なるパスのみを探索するものであ
り、解析の結果得られる到達可能解析木の各パスは全て
メッセージシーケンスチャートとして異なるものになる
というメッセージシーケンスチャートの抽出に関して適
した性質を持つ到達可能性解析法である。

【００１１】また、図１において、３は到達可能解析木
を正規表現へと変換する正規表現変換部である。有限オ
ートマトンを正規表現へ変換するアルゴリズムはいくつ
か存在するが、ここでは、文献「計算機科学の基礎」
（米田政明著、森北出版）に紹介されているアルゴリズ
ムを用いる。このアルゴリズムは連立方程式を解く形の
アルゴリズムである。４はメッセージシーケンスチャー
ト生成部であり、正規表現に従いメッセージシーケンス
チャートの生成を行う。５は抽出の結果として出力され
るメッセージシーケンスチャートである。

【００１２】図１の構成においては、入力となるプロセ
ス毎に与えられた有限状態遷移機械１に対して到達可能
性解析部２で到達可能性解析を行って、到達可能解析木
を生成し、この生成した到達可能解析木を正規表現変換
部３で正規表現に変換し、この変換した正規表現に従っ
てメッセージシーケンスチャート生成部４でメッセージ
シーケンスチャートを生成し、メッセージシーケンスチ
ャート５として出力するようになっている。

【００１３】図２および図３は、図１に示した到達可能
性解析部２の処理結果の実例を示すものであり、図２に
示すプロセス毎の有限状態遷移機械に対して前記到達可
能性解析部２で到達可能解析を行った結果が図３に示す
到達可能解析木である。

【００１４】図２において、２１は到達可能性解析部２
への入力となるプロセス毎の有限状態遷移機械の例であ
る。この例では、Ｐ，Ｑなる２つのプロセスからなる仕
様の例となっている。凸型のボックスは信号の送信を表
している。２２はプロセスＱが外部に対してａという信
号を送信することを表しており、２３はプロセスＱがプ
ロセスＰにｘという信号を送信することを表している。

【００１５】凹型のボックスは信号の受信を表してい
る。２４はプロセスＰが外部からａという信号を受信す
ることを表しており、２５はプロセスＱがプロセスＰか
らquitという信号を受信することを表している。プロセ
スが送信や受信などのイベントを実行することによりそ
の状態を遷移させていく様子を規定したものが有限状態
遷移機械である。

【００１６】図３において、２６は図２に示す有限状態
遷移機械２１に対する到達可能性解析部２の処理の結
果、出力として得られる到達可能解析木である。角括
弧”［、」”で囲まれた部分がグローバルイベントと呼
ばれるもので、Ｐ，Ｑの各プロセスにおいて実行される
イベントの組である。”＋”で始まるイベントは受信を
表し、”−”で始まるイベントは送信を表している。ま
た、”init”，”wait”，”term”なるイベントは疑似
イベントと呼ばれるもので、実際に実行されるイベント
ではなく、プロセスの状態を表す疑似的なイベントであ
る。”Ｓ数字”は状態を表し、”==> ”の右の状態は遷
移先の状態を表している。”Ｓ８”から”Ｓ１”や”Ｓ
１３”から”Ｓ１”への遷移が存在することから、この
到達可能解析木はループ構造を持っていることがわか
る。

【００１７】図４は、図１に示した正規表現変換部３の
処理手順を示すフローチャートである。図５を用いて正
規表現変換部３の具体例を説明する。

【００１８】図４の処理において、図３に示す到達可能
解析木２６を正規表現変換部３への入力としたとき（図
４のステップ１１０）、この到達可能解析木を図５に示
すオートマトン４１と見なす。図５において、Ａ，Ｂ，
Ｃという各ラベルは４２のラベルの詳細に示した各グロ
ーバルイベントのシーケンスに対応したものである。ま
ず、読み込んだ有限オートマトンから連立方程式を生成
する（ステップ１２０）。有限オートマトンの各状態を
変数とし、その変数は遷移に付けられたラベルを係数と
する遷移元の状態の変数項の和に等しいとして連立方程
式を生成する。

【００１９】図５に示すように、有限オートマトン４１
は状態１、状態２という２つの状態を有している。そこ
で、これらをＸ１，Ｘ２という変数で表す。状態１には
Ａというラベルで状態１からの遷移、Ｂというラベルで
同じく状態１からの遷移が存在する。また、状態１は初
期状態であるので、λという項をさらに加えてＸ１＝λ
＋Ｘ１Ａ＋Ｘ１Ｂという方程式が得られる。状態２はＣ
というラベルで状態１からの遷移が存在する。従って、
Ｘ２＝Ｘ１Ｃという方程式が得られる。以上により、有
限オートマトン４１から連立方程式４３が生成される。
今、状態２が終了状態であるので、変数Ｘ２について解
いた値が求める正規表現となり、この正規表現が出力さ
れる（ステップ１３０，１４０）。図５において、４４
が４３の連立方程式を解いた結果得られた正規表現であ
る。

【００２０】但し、解において、λは初期状態を示すた
めの単なるタグであり、正規表現上の意味はないので省
略するものとする。ここでの連立方程式の解き方は、Ｘ
＝α＋Ｘβ→Ｘ＝αβ^* という規則を用いることだけが
通常の連立方程式の解法と異なることに注意する。これ
は、Ｘ＝α＋Ｘβなる方程式の解がαとβの閉包の連接
となるということである。

【００２１】図６および図７は、前記メッセージシーケ
ンスチャート生成部４の処理手順を示すフローチャート
である。図５においては、まず変数の初期化を行い（ス
テップ５０１）、メッセージシーケンスチャート（ＭＳ
Ｃ）生成処理を呼び出し（ステップ５０２）、図７に示
す処理手順によりメッセージシーケンスチャート（ＭＳ
Ｃ）生成処理が行われる。

【００２２】図５の４４の処理表現に対してこの処理手
順を適用した結果を図８および図９に示す。メッセージ
シーケンスチャート（ＭＳＣ）生成処理は再帰的な処理
となっているので、再帰の各レベル毎の処理を示したも
のである。まず、正規表現４４の先頭のポインタ１が変
数Ｐに設定され（ステップ５０１）、メッセージシーケ
ンスチャート（ＭＳＣ）生成処理が呼ばれる（ステップ
５０２）。このときの処理が図８に示すｌｅｖｅｌ ０
である。

【００２３】図７においては、まず変数Ｐが空集合φで
あるか否かがチェックされ（ステップ６０１）、空集合
φの場合には処理を終了するが、空集合φでない場合に
は、変数Ｓを空集合φに設定し（ステップ６０２）、そ
れからまた変数Ｐが空集合φであるか否かがチェックさ
れる（ステップ６０３）。変数Ｐが空集合φでない場合
には、変数Ｐの中の１つのポインタ、ここでは１が変数
Ｘに設定される（ステップ６０４）。１から始まるこの
式は、「．」で結ばれた連接であるので、各項の先頭、
ここでは２と３が変数Ｓに設定される（ステップ６１
３）。

【００２４】そして、各項を表す箱を縦に並べたものと
して右側のメッセージシーケンスチャートが出力される
（ステップ６１４）。次に、変数Ｓの値｛２，３｝を変
数Ｐに設定し（ステップ６１５）、メッセージシーケン
スチャート（ＭＳＣ）生成処理が呼ばれる（ステップ６
１６）。このときの処理がｌｅｖｅｌ １である。まず
変数Ｘに２が設定される（ステップ６０４）。２から始
まる式は「＊」の付いた閉包である。そこで、４が変数
Ｓに設定され（ステップ６０９）、閉包を表す箱として
右の（Ａ＋Ｂ）^* のメッセージシーケンスチャートが出
力される（ステップ６１０）。

【００２５】次に、変数Ｘに３が設定される（ステップ
６０４）。３から始まるこの式は単独のラベルであるの
で、このラベルに相当するメッセージシーケンスチャー
トが出力される（ステップ６０８）。具体的には、図５
の４２のラベルの詳細で示したＣに対応するグローバル
イベントのシーケンスから、右のＣのメッセージシーケ
ンスチャートが出力される。次に、変数Ｓの値｛４｝が
変数Ｐに設定され（ステップ６１５）、メッセージシー
ケンスチャート（ＭＳＣ）生成処理が呼ばれる（ステッ
プ６１６）。このときの処理がｌｅｖｅｌ ２である。
変数Ｘに４が設定される（ステップ６０４）。４から始
まる式は和の形式であるので、５と６が変数Ｓに設定さ
れ（ステップ６１１）、和を示す箱として右のＡ＋Ｂの
メッセージシーケンスチャートが出力される（ステップ
６１２）。

【００２６】次に、変数Ｓの値｛５，６｝が変数Ｐに設
定され（ステップ６１５）、メッセージシーケンスチャ
ート（ＭＳＣ）生成処理が呼ばれる（ステップ６１
６）。このときの処理がｌｅｖｅｌ ３である。まず、
変数Ｘに５が設定される（ステップ６０４）。５から始
まる式は単独のラベルなので、Ｃのときと同様に右のＡ
のメッセージシーケンスチャートが生成される（ステッ
プ６０８）。次に、変数Ｘに６が設定される。６から始
まる式も単独のラベルであるので、同様に右のＢのメッ
セージシーケンスチャートが出力される（ステップ６０
８）。この処理の終了時点で変数Ｓは空であるので処理
は再帰的に終了している（ステップ６１５，６１６，６
０１）。結果として、システム全体の制御構造を反映し
たメッセージシーケンスチャートとして（Ａ＋Ｂ）^* ．
Ｃ，（Ａ＋Ｂ）^* ，Ｃ，Ａ＋Ｂ，Ａ，Ｂの６枚のメッセ
ージシーケンスチャートが得られることになる。

【００２７】以上のような処理手順を踏むことにより、
ループ構造を含むような到達可能解析木からもその変換
した正規表現に従い抽出を行うことでシステム全体の制
御構造を反映した形でメッセージシーケンスチャートを
得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ループ構造をもつ到達可能解析木からもメッセージシー
ケンスチャートを抽出することが可能となり、より一般
的な状態遷移機械による仕様に対してもメッセージシー
ケンスチャートを抽出することが可能となる。また、シ
ステム全体の制御構造も反映した形でメッセージシーケ
ンスチャートを得られるため、システム全体の振舞いを
より容易に把握することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる正規表現を用いたメ
ッセージシーケンスチャート抽出方法を実現する装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】図３とともに図１に示した到達可能性解析部の
処理結果の実例を示す図である。

【図３】図２とともに図１に示した到達可能性解析部の
処理結果の実例を示す図である。

【図４】図１に示した正規表現変換部の処理手順を示す
フローチャートである。

【図５】正規表現変換部の処理手順を実例で示す図であ
る。

【図６】図７とともに図１に示したメッセージシーケン
スチャート生成部の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図７】図６とともに図１に示したメッセージシーケン
スチャート生成部の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図８】メッセージシーケンスチャート生成部の処理手
順を実例で示す図である。

【図９】メッセージシーケンスチャート生成部の処理手
順を実例で示す図である。

【符号の説明】

１ 入力有限状態遷移機械 ２ 到達可能性解析部 ３ 正規表現変換部 ４ メッセージシーケンスチャート生成部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通信ソフトウェアを構成する実行主体で
   あるプロセス毎のプロセス仕様として定義した有限状態
   遷移機械記述を入力し、プロセス間のメッセージのやり
   取りを図形で表示したメッセージシーケンスチャートを
   抽出する方法において、前記有限状態遷移機械記述か
   ら、各プロセスで実行されるイベントの組と遷移先の状
   態の組を抽出した到達可能解析木を作成し、前記到達可
   能解析木を有限オートマトンと見なし、該有限オートマ
   トンの各状態を変数とし、該変数が、遷移に付けられた
   イベントの組に対応したラベルを係数とした遷移元の状
   態の変数項の和に等しいとして連立方程式を生成し、終
   了状態の変数についての解を求めて正規表現とし、前記
   正規表現から該正規表現内の各項の形式である閉包、
   和、連接、単独のラベルに応じて決まった出力形式を用
   いて表現し、閉包、和、連接を構成する単独のラベルを
   全て出力するまで再帰的にメッセージシーケンスチャー
   トを出力することを特徴とする正規表現を用いたメッセ
   ージシーケンスチャート抽出方法。