Systematic fuzz testing techniques on a nanosatellite flight software for agile mission development

Abstract

El éxito de las misiones de CubeSats depende de su rendimiento en un ambiente extremo. El software de vuelo es un componente crítico que maneja todas estas operaciones. La literatura muestra que las misiones de CubeSats sufren una alta mortalidad infantil, y muchas de las fallas de las naves espaciales están relacionadas a errores de software de vuelo, algunas de ellas resultando en un fracaso total de la misión. Mientras otras áreas incluyen técnicas de testing de software avanzadas, las soluciones de software para CubeSats dependen mayoritariamente de testing unitario, software in the loop simulation y hardware in the loop simulation. Sin embargo, los requerimientos de "El Nuevo Espacio"' presionan para añadir "agilidad" al desarrollo, lo que podría limitar la capacidad de testing. En este trabajo, técnicas de fuzz testing fueron desarrolladas, implementadas y evaluadas para facilitar el testing operacional de software de vuelo de CubeSats, a la vez que se mantiene su robustez. El impacto de las herramientas fue evaluado en tres nuevos CubeSats en desarrollo, en la Universidad de Chile. La aplicación identificó doce nuevos bugs en menos de tres días. Estas fallas fueron reportadas, reparadas y caracterizadas en ocho sesiones de sprint. Los resultados indican que el fuzz testing mejoró la completitud de testing de software de vuelo a través de la automatización y con casi ninguna interrupción en el desarrollo. Esta solución también es aplicable a arquitecturas, y a otros sistemas que siguen una arquitectura similar.