本文作者負責支撐工信部、發改委、央行、雄安新區及多省市區塊鏈產業落地，保障場景建設質量。受託測試的公鏈是國際兩大楔入式側鏈技術解決方案之一，擁有註冊用戶百萬級。本文將介紹如何利用一套測試方法，發現該公鏈賬戶系統設計缺陷的實戰過程和經驗總結。
測試——最經濟有效的區塊鏈質保手段
對於區塊鏈產品或系統而言，質量問題，如可靠性、兼容性、性能和安全性等都是無法迴避的關鍵問題，也是其影響相關應用和行業發展的重要因素。
業界常用的質量保障手段，包括軟件工程方法、正式技術評審、度量與控制、標準與過程、SCM和SQA、測試等方法。從工程實踐看，只有綜合運用上述方法才能獲得高質量系統，其中測試是保障區塊鏈信息系統質量最有效、最經濟的手段之一。
圖1 質量保障手段
百萬級用戶待測公鏈簡介
本次受託開展測試的公鏈A，是以側鏈技術爲基礎的新型非中心化應用，已成爲國際兩大楔入式側鏈技術解決方案之一，擁有註冊用戶百萬級，關注量近千萬。其實現了雙向SPV楔入方式與側鏈系統或DAPP進行數據交互，適用於金融、保險、電子商務、虛擬代幣、股權衆籌、醫療信息等行業領域。其核心技術（側鏈技術）是一種在不改變區塊鏈信息系統或區塊鏈場景現有架構基礎上，採用擴容方式增加新功能，實現新業務場景的重要解決方案。如下圖所示：
圖2 公鏈A系統架構
公鏈A有幾大優勢：
- 各側鏈系統上數據存儲交易相對獨立；
- 側鏈系統擴容不會增加區塊鏈信息系統主鏈負擔，不會降低主鏈運行效率；
- 能有效避免區塊鏈信息系統主鏈上數據的過度膨脹和不可控；
- 實現靈活定製的各項區塊鏈側鏈參數，如區塊間隔、交易費、獎勵等。
測試環境部署詳解
數字資產提現和充值操作是區塊鏈信息系統兩個原子操作，在精準扶貧場景下，使用充值和提現原子操作，可實現貧困人口扶貧款入賬和出賬、扶貧物資的發放和使用、扶貧權限的監督和控制等。充值和提現原子操作，其遠不止書面意義，所有涉及數值變化的所有操作可簡單歸納爲提現和充值兩部分。公鏈A的提現和充值操作，在其構建的全球數字資產交易網絡中，提現操作可根據資產名字、數量、接收者地址、一級密碼、二級密碼生成的交易數據，實現不同側鏈、不同賬戶、不同資產之間的基於虛擬貨幣構建的數字資產價值的上鍊和轉移。
以提現和充值原子操作爲測試對象，爲充分驗證公鏈A升級前後的功能，可如下構建一套區塊鏈仿真測試環境，測試仿真環境物理部署如下。
圖3 仿真環境物理部署圖
測試環境主側鏈邏輯部署如下，不同側鏈（也是由區塊依次鏈接構建的區塊鏈信息系統）之間無法直接交互，需通過主鏈之間完成價值傳遞。
圖4 仿真環境邏輯部署圖
測試用例設計細節
爲較好開展提現和充值測試，分析公鏈A升級前後的結構變化，由於賬戶體系變化，結合影響域理論，建議重點對不同賬戶體系下的提現和充值進行測試。本次，採用探索式測試方法，結合正交矩陣法設計測試用例，設計側鏈A採用base58check地址（新賬戶體系），側鏈B採用Digital地址（舊賬戶體系）。
圖5 測試用例設計圖
如上圖，對採用Digital實現的舊賬戶體系與採用base58check實現的新賬戶體系之間的充值、提現原子操作採用正交矩陣法進行用例設計，基於公鏈A開源代碼編寫測試腳本，共設計4組16個用例，對新賬戶到新賬戶、新賬戶到老帳戶、老帳戶到老帳戶、老賬戶到新賬戶之間的充值和提現操作進行單筆和多筆交易。（因可能涉及用戶隱私，故詳細測試用例暫不披露）
測試過程展現
結合上述思路，側鏈A採用base58check地址（新賬戶體系），側鏈B採用Digital地址（舊賬戶體系），預期通過多次調用數字資產提現測試腳本，側鏈B資產將轉移至側鏈A。
- 批量執行提現操作（如圖4次），側鏈A資產從100增加至500；
- 側鏈B資產從799.29減少至 399.29（不包含手續費）。
圖6 批量提現操作
系統批量執行提現，側鏈A資產成功從100增加至500，側鏈B資產未減少，數字資產憑空增加。反之，也存在數字資產憑空消失現象。
側鏈A提現前後資產變化：
側鏈B提現前後資產變化：
測試結果剖析
公鏈A發生數字資產提現操作異常，提現操作後側鏈A資產增加，側鏈B資產未有變化。採用如下步驟，對測試結果進行剖析，分析定位缺陷所在。
- 分析測試腳本、執行日誌，未發現缺陷和異常告警；
- 分析側鏈A/B間通信數據，側鏈B發佈充值成功通知；
- 靜態分析側鏈B源代碼，發現提現或充值操作設計缺陷。
公鏈A迭代升級後，新引入一種採用base58check實現的新賬戶體系，且同時存在採用Digital實現的舊賬戶體系，從而導致新舊賬戶體系之間提現和充值原子操作異常。採用Digital實現的舊賬戶體系存在設計缺陷，其對於非Digital發起的任一操作不做響應，但又返回非空的特定值。在舊賬戶體系中，特定值代表執行失敗，然而不同賬戶體系下，非空值也許意味着成功（非空即爲真）。也就是基於此，採用Digital實現的舊賬戶體系對於採用base58check實現的新賬戶體系發起的任一充值和提現原子操作均返回特定值，舊賬戶體系是未正確執行，在新賬戶體系下，卻意味着成功執行。
經深入瞭解其開發流程，發現其根本原因在於新版本上線前，未嚴格執行准入準出制度，自測試用例不足，測試不充分，無法保障新系統上線質量，從而引入賬戶系統設計缺陷，新版本無法向下兼容，最終導致公鏈A提現異常。
對讀者的建議
運營人員：建議提早禁止舊版本登陸，強制升級至新版本，同步對採用base58check實現的新賬戶體系進行升級改造，防範採用Digital實現的舊賬戶體系進行重放攻擊，並全面禁止數字地址跨鏈轉賬到側鏈或應用鏈，擁有數字地址的老賬戶可以先把資產中轉到新的base58check賬戶，然後再跨鏈轉移到側鏈。
開發人員：建議對升級補丁或版本變更部分做合理、有效分析，邀請同行確定其影響域，充分開展自測試後再提交合並。
測試人員：採用下述准入準出制度，充分設計測試用例，嚴格執行確保測試未達到要求前，系統測試不進入下一階段。
建議的准入準出制度：
1. 測試用例設計已經通過評審
2. 按照集成構件計劃及增量集成策略完成了整個系統的集成測試
3. 達到了測試計劃中所規定的覆蓋率的要求
A. 語句覆蓋率最低不能小於 98%
B. 測試用例執行覆蓋率應達到 100%
C. 測試需求執行覆蓋率應達到 100%
4. 在測試中發現的錯誤已經得到修改，各級缺陷修復率達到標準。
A. 一、二級錯誤修復率應達到100%
B. 三、四級錯誤修復率應達到98%以上
C. 五級錯誤修復率應達到90%以上
作者簡介：相里朋，工信部電子五所高級工程師、中國計算機學會區塊鏈專委會委員、貴陽區塊鏈測試認證中心、重慶區塊鏈測試認證中心主任，開展區塊鏈質量保障技術研究。支撐工信部、發改委、央行、雄安新區、重慶市、貴州省、廣東省等地市，推進區塊鏈產業落地，保障場景建設質量。借調貴陽副市長祕書，市祕書長助理。完成省課題2項，標準5項（《區塊鏈系統測評和選型規範》、《區塊鏈與分佈式記賬信息系統評估規範》），區塊鏈叢書1本（區塊鏈與產業創新），發表SCI及期刊5篇。