JPS63286947A - プロトコルの自動検証方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は通信プロトコルの設定支援方式に係り。

特に、計算機によりプロトコル設計支援に好適なプロト
コル検証方式に関する。

〔従来の技術〕

本発明は、通信プロトコルの検証に、並行プロセスのモ
デルとして知られているペトリネットの解析技法を応用
したものであるが、ペトリネットの通信プロトコル検証
への応用例としては電子通信学会誌第６６巻、第１号（
１９８３）の解説「ペトリネット」において論じられて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、ペトリネット解析技術の通信プロトコ
ル検証への理論的適用可能性を示しているが、通信プロ
トコルの設計者がプロトコルを表現するペトリネットモ
デルを作成する方法、あるいは、ペトリネットを用いた
解析結果をもとに、対話的に検証を進めるための方法に
ついては示されていない。本発明の目的はこれらの実用
化方式を提供する事にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、プロトコル設計者が一般に設計に用いるプ
ロトコルの状態遷移記述の内容を解析モデルであるペト
リネットに自動的に統合、変換する方法、及び、一般に
大量なデータとなるペトリネットの解析結果データの中
から、検証に必要な解析データを効率良く、対話的に検
索するための方法を提供する事により実現される。

〔作用〕

プロトコルの設計者が、プロトコル記述に一般的に用い
る状７！！遷移表現（個々の通信プログラム別に記述さ
れる。）をもとに、各通信プログラム間で交換される信
号名にもとづいて各通信プログラムの状態遷移の関係を
統合して表現する解析モデル（ペトリネット）を自動的
に生成する。これにより、プロトコル設計者が直接ペト
リネットモデルを作成する事なくペトリネットの解析技
術を用いたプロトコル検証が行なえる。

また、生成されたペトリネットモデルを解析して得られ
る通信プログラムの内部状態遷移の到達可能性を表わす
解析情報を、内部状態のコード化とハツシングを用いた
データ構造及び、族ポインタを用いた水橋造データ枯造
を組合せたデータ構造で表現記憶させることにより、設
計者が対話型で、効率的に解析情報の検索を行なえる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を説明する。第３図は、ネット
ワークを構成する要素の一部を示す。端末制御装置（Ｔ
Ｃ）３０１はネットワークプロセッサ（ＮＰ）３０４を
介してネットワーク３０５に接続している。ＴＣ３０１
には、ワークステーション端末（ＷＳ）３００が接続さ
れている。ＴＣ３０１からＷＳ　３００に論理的な通信
路（コネクション）を張るための手順としてＴＣ３０１
とｗｓ　ａ　ｏ　。

の間にプロトコルを定める必要がある。このようなプロ
トコルを実装するため、ＴＣ３０１とＷＳ３００それぞ
れに定められたプロトコルを実現する通信プログラムを
組込む。これらの通信プログラムは、一般に状態遷移機
械として作成され、第４図（ａ）、（ｂ）に示すような
状態遷移表の形式でその動作仕様が決められる。ここで
同図（ａ）の表４００はＷＳ　３００側の通信プログラ
ム、同図（ｂ）の表４１０はＴＣ３０１側の通信プログ
ラムの動作仕様を表わしている。

表４００において項目４０４に示す記号ＳＬ。

８３等はＷＳ３００からＴＣ３０１が受信する信号の種
別を示す。（φは無信号状態を示す。）また表４１０に
おいて項目４０８に示す記号Ｓ２゜８４等は、ＴＣ３０
１からＷＳ　３００が受信する信号の種別を示す。また
表４００における項目４０１　（Ｓｏ−８３）はＴＣ３
０１（７）通イごプログラムが取り得る内部状態、表４
１０’、４０７における項目４．０７（８４〜Ｓ７）は
ＷＳ３００が取り得る内部状態をそれぞれ示す。表４０
０における斜線で示された枠４０６は各内部状態の遷移
定義枠であり、次の状態４０６と通信プログラムからの
出力４０２を定義する。例えば遷移定義枠４０６の場合
、ＴＣ３０１の通信プログラムの状態がＳｌのときＷＳ
　３００から信号Ｓ３が来ると、ＴＣ３０１の通信プロ
グラムはＷＳ３００に対し信号Ｓ４を出力し、内部状態
を８２に遷移させる事を表わす。（表４１０も同様） さて、表４００，４１０によって定義されたＴＣ３１０
及びＷＳ３００間のプロトコルで、実際に意図したよう
な信号系列を経て目的状態、即ちＴＣ３０１とＷＳ３０
０の間にコネクションが張られた状態を誤りなく実現で
きるかどうかをプロトコルを実際にインプリメントする
前に検証しておく事は有効である。以下本実施例におい
て、本発明によるプロトコル検証方式について述べる。

まず、表４００．４１．０に示した状態遷移表を入力と
して、ｗ　ｓ　ａ　ｏ　ｏとＴＣ３０１の通信プロダラ
ムの状態をすべて結合した解析モデル（ペトリネットモ
デル）を作る。ここでペトリネットモデルとは第８図に
示したようなモデルであり、プレース（丸印）、トラン
ジション（綿棒）、アーク（矢印）から成る。トランジ
ションの入力となっているプレースをトランジションの
入力ブレース（１−ランジション８０６の場合はプレー
ス８０５）　。

出力となっているプレースを出力ブレース（トランジシ
ョン８０６の場合はプレース８０７，８０８）と呼ぶ。

またプレース８０５、及び８００中の黒丸（８０９，８
１０）　はト−’）’Ｊと呼び、ＴＣ３０１及びＷＳ３
００の各通信プログラムがそれぞれ現在どの状態にある
かを示す。このトークンは、「トランジションのすべて
の入力プレートにトークンが存在し、すべての出力プレ
ートにトークンが存在しない時、すべての出力プレート
にトークンが発生し、すべての入力プレートのトークン
が消滅する」という規則に従ってネットモデル内を動く
。これをトランジションの発火と言う。これにより、通
信プログラム内部状態の遷移が表現される。

さて、第８図のペトリネットモデルは具体的には第６図
に示すテーブル６０１．．６００によって計算機内部に
記憶させる。第６図の各テーブルは表４００、及び表４
１０をもとに自動的に作成する。即ち、まず、テーブル
６０１については表４００．４１０で定義されたすべて
の状態Ｓ１〜Ｓ７をもとに、プレース中のトークンの有
無を表すためのテーブル６０１を作成し、初期状態とし
てトークンが置かれているプレースにフラグ゛′１″を
セラｌ−する。次に、トランジションの接続関係テーブ
ル６００の作成は、第５図のフローチャートに従って、
表４００及び４１０に定義された遷移定義粋のすべてに
ついて、現在状ｆｒｆＡ　、久方信号。

次の遷移状態の組合せを定義されたすべての状態につい
て読出し、各組合せに遷移番号ｔ１を付けてテーブル６
００のように登録する（１１は重複しない番号とする。

）。

さて１次に、作成したテーブル６００，６０１を用いて
１表４００、及び４０１で状態遷移表として定義された
プロトコルで、どのような信号系列が発生するかを解析
する方法を示す。

まず、テーブル６００、及び６０１に表わされたペトリ
ネットモデルのデータを用いて、第９図に示すような、
可到達木と呼ぶ情報を生成する。

第９図において、９００はノード情報であり、ＷＳ３０
０及び’Ｉ”Ｃ３０１がとりうる状態の組合せの１つ（
システム状態と呼ぶ）を表わし、各ノードを識別するた
めのノードＮｏ、を持つ。各ノードを結ぶ矢印９０４は
、システム状態が表４００゜４１０に定義されたプロト
コルにおいてどの様に遷移するかを示しており、矢印に
付けられた出力信号９０２、及び発火遷移Ｎｏ、９０１
は、その矢印に対応するシステム状態の遷移で、テーブ
ル６００のどの遷移Ｎ　ｏ、が発火し、どんな信号がＷ
Ｓ３００とＴＣ３０１の間で送受信されたかを表わす。

第９図の各ノードに対応する情報を表わす具体的データ
構造は第】０図であり、同図のデータの集合として第９
図の可達木が計算機に記憶される。

ノード情報１０００には、ノード識別Ｎｏ、１００１゜
そのノードが生成された時の発火遷移Ｎｏ、と出力信号
（１，００２，１００３）及びそのノードが表わすシス
テム状態（トークンが存在するプレース名のリスト）１
００４．さらにそのノードが生成される前のシステム状
態を示す親ノードＮｏ、＋００６が記憶される。

次に、以上述べた第９図に対応するノード情報の作成方
法を第７図のフローチャートをもとに説明する。まず、
テーブル６００及び６０１　（第８図のペトリネットモ
デルに相当するデータ）を検索し、先述したトークンの
移動規則により発火可能なトランジション（テーブル６
００の遷移Ｎ００）をすべて探す。（７０１〜７ｏ２）
次にそれらのトランジションのうちの１つを発火させて
得られるシステム状態を発火可能なトランジションすべ
てについて記憶する処理（７０５〜７０６）を新たなノ
ードが生成できなくなるまで繰返す。これにより、到達
可能なシステム状態を洗い出す。

さて、プロトコルの検証は１作成した可到達木中に、望
ましくない状態が存在するかどうかを検索する事により
行う。この処理を効率化する目的のために可到達木の生
成において、新たに得られたシステム状態をノード１０
００のフォーマットで記憶させる際に、システム状態を
第１１図に示すように、全状態をビット列で表現し、第
２図に示すフローチャートに従って、成立したシステム
状態に対応するプレースのビットに１、その他のビット
にＯをセットしてコード化しくｉ　０１）その状態コー
ドを適当なハツシュ関数２０１で変換して第１図に示す
ように状態コードとそれに対応する可達木のノードの格
納場所の対応をハツシュテーブル２００に記憶させる（
１０２）。

以上の処理を行なった後、システム状態の検索を行なっ
てプロトコルを検証する。即ち、システム状態がある状
態に到達可能かどうかを調べるには、その状態を第１１
図と同じようにコード化し、ハツシュ関数２０１を介し
てハツシュテーブル２００を検索する。もしその状態が
存在しておれば、検索の結果としてそのシステム状態に
対応するノードの格納ポインタが得られる。もし、その
システム状態が存在しなければ、検索結果はｎ１Ｑ（無
）となる。もし、あるシステム状態に到達可能であった
場合は、その状態に到達するまでのＷＳ３００とＴＣ３
０１との間の信号の送受信系列を検索する。これは第１
０図に示したノード情報１０００の親ノードＮｏ、を用
い、その状態に対応するノードから初期状態に対応する
ルートノードまで親ノードＮｏ、を順次たどる事により
各ノードの出力信号をＬＩＦＯ（ラストインファースト
アウト：　Ｌａ５ｔ　Ｉｎ　Ｆｉｒｓｔ　０ｕｔ）スタ
ックに積み、ルートノードに達した時点でＬＩＦ○スタ
ックの内容を出力することで実現する。例えば、第９図
の可到達木の場合、ノードＮＯ１９の状態に到る場合の
ＷＳ　３００とＴＣ３０１との間の信号の送受信系列と
しては、（Ｓ２→Ｓ３→Ｓ１→Ｓ４）と（８２→Ｓ３→
Ｓ４→８１）の２通りが出力される。プロトコルの設計
者は、この信号の送受信系列をもとに、表４００，４０
１に定義されたプロトコルがどこで誤った信号系列に入
ったかを効率良く知る事ができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、プロトコルの設計者が一般に用いてい
る状態遷移表によるプロトコル仕様定義をもとに、その
プロトコル仕様で生起しうるすべての通信プログラムの
内部状態の遷移と１通信プログラム間で送受信される信
号の系列を自動的に計算機内部で生成する事ができ、そ
れをもとに。

システム状態の可到達性及び生起し得る送受信信号の系
列を効率良く検索してプロトコル設計の正しさを検証す
る事ができる。

なお、上記説明では、通信プロトコルの検証を対象に本
発明の実施例を示したが、装置と人間のオペレーション
の手順等、内部状態を持ち、並行に動作する複数の処理
実体間で何らかの情報交換が行なわれ、ある手順（プロ
トコル）が進行するシステムであれば、本発明の方法が
適用可能である。

【図面の簡単な説明】

各回は本発明の詳細な説明する図であり、第１図はシス
テム状態コードをキーとしたシステム状態記憶ノードの
記憶方式の説明図、第２図はシステム状態記憶ノードの
ハツシュテーブルへの登録手順のフロー図、第３図は通
信システムの構成モデル図、第４図は状態遷移表による
プロトコル仕様定義を示す図、第５図は状態遷移表から
ペトリネットへの変換アルゴリズムを示す−、第６図は
ペトリネットの計算機内部表現を示す図、第７図は可達
木の生成アルゴリズムを示す図、第８図はペトリネット
のモデル図、第９図は可達木を示す図、第１０図は可達
木ノードのデータ構造を示す図、第１１図はシステム状
態コードのデータ構造を示す図である。 ２００−゛・ハツシュテーブル、１１００・・・システ
ム状態コード、１０００・・・システム状態記憶ノード
、３００・・・ワーク・ステーション端末、３０１・・
・端末コントローラ、４００・・・ワークステーション
’；４１Ａ末側通信プログラムの内部状態遷移表、４１
０・・・端末コントローラ側通信プログラムの内部状態
遷移表、６００・・・プレース状態記憶テーブル、６０
１２１．に弓−ノ・ヅ９−＋ソ箒峙閏郁子−ブル。 第　５　区 ２顎 第　７　図 Ｍ　８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、あるプロトコルを実現する内部状態を有する複数の
   処理プログラムの動作を、各処理プログラムごとに定義
   したプログラム内部状態遷移情報と各処理プログラム間
   で通信する信号名称をもとにペトリネットモデルを自動
   合成し、合成したペトリネットモデルを用いて複数の処
   理プログラムの内部状態の組合せを抽出することを特徴
   とするプロトコルの自動検証方式。 ２、上記処理プログラムの内部状態の組合せ抽出におい
   て、あるプロトコルを実現する複数の処理プログラムが
   取り得る状態の組合せのそれぞれを、各状態の組合せに
   １つの識別コードを対応させたノードとして表わし、状
   態の遷移関係を遷移後状態ノードから遷移前状態ノード
   への結合関係を示す木構造のデータ構造で記憶し、かつ
   、あるシステム状態を表わすノードが木構造データのう
   ちのどの位置に記憶されているかをシステム状態の識別
   コードをキーとしたハッシュテーブルにより記憶してお
   く事により、状態の存在の有無及び、任意の状態までの
   状態遷移系列を効率的に検索できるようにしたことを特
   徴とする第１項記載のプロトコルの自動検証方式。