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Testing and model checking of IoT protocols

Research Project

Project/Area Number 17H01719
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Software
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Hagiya Masami  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (30156252)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田辺 良則  鶴見大学, 文学部, 教授 (60443199)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords仕様記述 / ソフトウェア検証 / ソフトウェアテスト / モデルベーステスト / IoT / MQTT / 仕様記述・検証 / ソフトウェアモデル検査
Outline of Final Research Achievements

We have developed a model-based test method to enable verification of controller software in an IoT environment. By representing the same type of device with one state transition system (model) and introducing a mechanism that manages the number of virtual instances existing in each state (state distribution), we can test a system consisting of a large number of devices with a very low load. In addition, we can significantly reduce the test time by running the entire test tool under a scheduler that runs in virtual time and skipping virtual time when possible. In addition, MQTT transmission / reception can be described in the model, and network disconnection / delay can be simulated by the tool.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

センサなどのデバイスから家電・自動車までがネットワークにつながるIoT(モノのインターネット)において、システムが正しく安全に動作することを検証する手法を開発した。温度計や電力計などの多数のデバイスが長時間に亘って動作するシステムを対象とする。そのようなシステムを制御するソフトウェア(コントローラ)を検証するために、コントローラが動作する環境を効率よくシミュレートする手法を研究し、実際にテストツールを実装した。そのために、個々のデバイスではなくデバイスの分布をシミュレートする方法、仮想時間によりシミュレーションの時間を短縮する方法、システム内の通信をシミュレートする方法等を開発した。

Report

(4 results)
  • 2020 Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] ネットワークシミュレータを組み込んだモデルベーステスト環境2021

    • Author(s)
      福田昂祐,田辺良則,萩谷昌己
    • Journal Title

      信学技報

      Volume: 120 Pages: 13-18

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Model-based testing of Apache ZooKeeper: Fundamental API usage and watchers2020

    • Author(s)
      Cyrille Artho, Kazuaki Banzai, Quentin Gros, Guillaume Rousset, Lei Ma, Takashi Kitamura, Masami Hagiya, Yoshinori Tanabe, Mitsuharu Yamamoto
    • Journal Title

      Softw. Test. Verification Reliab.

      Volume: 30 Issue: 7-8

    • DOI

      10.1002/stvr.1720

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Model-Based Testing for MQTT Applications2020

    • Author(s)
      Kotaro Tanabe, Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Journal Title

      Proceedings of the 13th International Joint Conference on Knowledge-Based Software Engineering

      Volume: 19 Pages: 47-59

    • DOI

      10.1007/978-3-030-53949-8_5

    • ISBN
      9783030539481, 9783030539498
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Speedup of Model-Based Testing for IoT Software Using Virtual Time and State Distribution of Devices2020

    • Author(s)
      Kotaro Tanabe, Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Journal Title

      電子情報通信学会信学技報

      Volume: vol. 119, no. 392 Pages: 37-42

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Model-based Network Fault Injection for IoT Protocols2019

    • Author(s)
      Jun Yoneyama, Cyrille Artho, Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Journal Title

      14th International Conference on Evaluation of Novel Approaches to Software Engineering (ENASE2019)

      Volume: Volume 1 Pages: 201-209

    • DOI

      10.5220/0007618102010209

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] モデルベーステストツールModbatによるIoTソフトウェア検証に向けて2019

    • Author(s)
      田辺弘太郎,田辺良則,萩谷昌己
    • Journal Title

      電子情報通信学会信学技報

      Volume: vol. 118, no. 425 Pages: 9-14

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ネットワークシミュレータを組み込んだモデルベーステスト環境2021

    • Author(s)
      福田昂祐,田辺良則,萩谷昌己
    • Organizer
      電子情報通信学会知能ソフトウェア工学研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Speedup of Model-Based Testing for IoT Software Using Virtual Time and State Distribution of Devices2020

    • Author(s)
      Kotaro Tanabe, Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Organizer
      5th Workshop on Monitoring and Testing of Cyber-Physical Systems
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Model-Based Testing for MQTT Applications2020

    • Author(s)
      Kotaro Tanabe, Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Organizer
      13th International Joint Conference on Knowledge-Based Software Engineering
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Speedup of Model-Based Testing for IoT Software Using Virtual Time and State Distribution of Devices2020

    • Author(s)
      Kotaro Tanabe, Yoshinori Tanabe, Masami Hagiya
    • Organizer
      電子情報通信学会知能ソフトウェア工学研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] モデルベーステストツールModbatによるIoTソフトウェア検証に向けて2019

    • Author(s)
      田辺弘太郎,田辺良則,萩谷昌己
    • Organizer
      電子情報通信学会知能ソフトウェア工学研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 分散システムを対象としたモデルベーステストにおけるテストオラクルの高速化2018

    • Author(s)
      坂西 一暁, Cyrille Artho, 田辺 良則, 萩谷 昌己, 北村 崇師
    • Organizer
      第20回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] IoTソフトウェアのための不安定なネットワークとデバイスをシミュレートするモデルベーステスト2018

    • Author(s)
      米山 惇, Cyrille Artho, 萩谷 昌己, 田辺 良則
    • Organizer
      第20回プログラミングおよびプログラミング言語ワークショップ
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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