Pruebas de caja blanca: definición, tipos y técnicas

Para obtener una visibilidad profunda de los problemas que se pasan por alto en otros métodos, los evaluadores de control de calidad utilizan una técnica llamada prueba de caja blanca. La prueba de caja blanca evalúa y prueba la codificación, la estructura y el diseño del software para verificar todo el funcionamiento interno del sistema. Los evaluadores tienen un conocimiento completo de la aplicación bajo prueba, incluido el acceso a su código fuente base y documentos de diseño.

¿Qué es la prueba de caja blanca/prueba de caja transparente?

También conocidas como pruebas de caja de vidrio, pruebas de caja transparente, pruebas de caja transparente o pruebas de caja abierta, las pruebas de caja blanca se centran en examinar el funcionamiento y la estructura interna del software y las aplicaciones. Esta técnica de prueba implica evaluaciones de las prácticas de codificación y el flujo del procedimiento de prueba, en lugar de solo funcionalidades. También utiliza una perspectiva interna del sistema para diseñar casos de prueba.

Este enfoque permite a los evaluadores examinar el código fuente para garantizar una cobertura y un flujo adecuados, al mismo tiempo que utilizan técnicas como pruebas unitarias y de integración para identificar problemas potenciales.

Componentes principales

• Código interno del sistema: los evaluadores tienen acceso completo al código fuente del software para obtener una comprensión completa de sus funcionalidades internas.
• Perspectivas internas : las pruebas de caja blanca se centran en los métodos y procesos subyacentes empleados para producir un resultado, en lugar del resultado en sí.
• Rutas de código lógicas : este método enfatiza la prueba de múltiples rutas para garantizar que los evaluadores evalúen todas las rutas posibles que el software podría tomar en diferentes condiciones.

Distinguir las pruebas de caja blanca de las de caja negra

Los probadores de caja negra no tienen visibilidad de las funcionalidades internas del software porque se centran exclusivamente en evaluar los resultados de determinadas entradas. Por otro lado, los testers de caja blanca comprueban las entradas y salidas del software con el objetivo de evaluar sus estructuras internas. Idealmente, los planes de prueba deberían incluir pruebas de caja blanca y negra para una cobertura máxima.

Características principales de las pruebas de caja blanca

• Detallada y completa : las pruebas de caja blanca analizan en profundidad todo el código base de una aplicación, lo que la convierte en uno de los métodos de prueba más detallados.
• Requiere experiencia : los evaluadores deben tener conocimientos sustanciales de codificación y comprender los algoritmos de ruta lógica para realizar esta forma de prueba.
• Específicas y dirigidas : si bien las pruebas de caja negra son amplias, las pruebas de caja blanca son muy específicas y específicas para aspectos definidos del software.

Conceptos clave en las pruebas de caja blanca

Los tres conceptos principales de las pruebas de caja blanca incluyen criterios de cobertura, flujo de control y flujo de datos.

Criterios de cobertura

Los equipos utilizan criterios de cobertura para definir el alcance del código fuente del software de prueba para garantizar las pruebas más completas posibles. La alta cobertura de pruebas detecta y previene la mayoría de los errores y defectos para ayudar a los desarrolladores a lanzar software de alta calidad. Dado que uno de los principales objetivos de las pruebas de caja blanca es incluir la mayor cobertura posible del código fuente, este es un concepto importante para los evaluadores.

Tipos de cobertura

• Cobertura de declaraciones : la cobertura de declaraciones garantiza que los evaluadores ejecuten y prueben cada declaración ejecutable en el código base al menos una vez. También ayuda a descubrir ramas e instrucciones no utilizadas, instrucciones faltantes y código inactivo.
• Cobertura de decisiones : la cobertura de decisiones implica ejecutar todas las ramas posibles desde todos los puntos de decisión al menos una vez en la prueba. También se conoce comúnmente como cobertura de agencia.
• Cobertura de ruta : la cobertura de ruta prueba todas las rutas de ejecución posibles en una base de código para detectar cómo interactúan las rutas y cómo afectan el comportamiento del software.

Controlar el flujo y el flujo de datos.

El flujo de control se refiere a la secuencia de ejecución de un software para llamadas a funciones, instrucciones e instrucciones individuales. Una parte fundamental de las pruebas de caja blanca, las pruebas de flujo de control, garantizan que todas las rutas de código se sometan a pruebas exhaustivas para comprobar la coherencia lógica y el manejo de errores.

El flujo de datos implica verificar la exactitud de todas las interacciones de datos, validando los flujos lógicos de la aplicación. Evalúa transformaciones y manipulaciones de datos a través de flujos de ruta de código. Los evaluadores deben centrarse igualmente en los flujos de datos y de control. Este es un enfoque más exhaustivo para verificar la integridad operativa del software.

Ventajas clave de las pruebas de caja blanca

Las pruebas de caja blanca ofrecen muchas ventajas para los evaluadores, los equipos de desarrollo y los usuarios finales.

Información detallada

Adoptando un enfoque granular para las pruebas de sistemas, las pruebas de caja blanca no solo permiten a los equipos verificar las bases de código, sino que también ofrecen información detallada sobre las funcionalidades clave del software. Ayuda a descubrir incluso los errores más pequeños que podrían pasar desapercibidos en otras formas de prueba. Evaluar y probar estructuras internas proporciona a los evaluadores una comprensión más profunda del comportamiento operativo del software. También ayuda a los equipos a identificar posibles errores y problemas en las primeras etapas del ciclo de desarrollo para lograr un desarrollo de software más eficiente.

Oportunidades de optimización

Este método de prueba permite a los equipos de desarrollo obtener información sobre el funcionamiento interno de su software. Al identificar áreas de código ineficiente o redundante, los equipos de desarrollo pueden optimizar el software y mejorar su rendimiento y eficiencia generales. Las pruebas de caja blanca conducen a tiempos de ejecución de software más rápidos, una mejor utilización de los recursos y productos finales más escalables. El uso de pruebas de caja blanca para optimizar las bases de código reduce los costos operativos al simplificar las operaciones.

Cobertura integral de código

Adoptar un enfoque integral para la cobertura del código en las pruebas de caja blanca garantiza mejor que cada ruta lógica, línea de código y rama de decisión pase la prueba. Este enfoque meticuloso mejora la calidad y confiabilidad del producto final, minimizando significativamente el riesgo de errores no detectados. La cobertura completa de las pruebas garantiza que el software funcione según lo esperado en condiciones variables y genere aplicaciones más confiables.

Seguridad mejorada

Las pruebas de caja blanca generalmente adoptan un enfoque proactivo para la seguridad del software porque requieren que los evaluadores comiencen a evaluar las bases del código en una etapa temprana del ciclo de vida del desarrollo. Al identificar fallas y posibles vulnerabilidades desde el principio, los equipos de desarrollo terminan entregando aplicaciones más seguras. Encontrar fallas de seguridad más adelante en el ciclo de desarrollo o incluso después del lanzamiento genera costos exorbitantes en términos de dinero, tiempo y reputación de la empresa.

Facilita la detección temprana de errores.

La cobertura integral del código asociada con las pruebas de caja blanca reduce drásticamente las posibilidades de que errores no detectados lleguen al producto final. Esto garantiza un software de mayor calidad. Lograr este nivel de cobertura también confirma que el software funciona correctamente en todas las condiciones y escenarios previstos.

Limitaciones de las pruebas de caja blanca

Aunque son beneficiosas, las pruebas de caja blanca tienen sus limitaciones.

Requiere conocimiento profundo

Los evaluadores deben poseer un profundo nivel de experiencia y conocimiento sobre la codificación de software interno para realizar pruebas de caja blanca. Esta profundidad de habilidades y comprensión significa que hay una curva de aprendizaje más pronunciada en comparación con otros métodos de prueba. También requiere formación adicional. Las organizaciones interesadas en implementar pruebas de caja blanca deben asegurarse de que sus evaluadores de control de calidad estén capacitados adecuadamente en la metodología para garantizar la precisión y la integridad de la cobertura.

Tarde

Dada su naturaleza detallada, las pruebas de caja blanca no son un proceso rápido y requieren un compromiso de tiempo significativo por parte de todas las partes involucradas. Cubrir cada línea de código y probar todas las rutas posibles tiene el potencial de extender significativamente los plazos de desarrollo y retrasar las fechas de lanzamiento. La realización de pruebas de caja blanca puede presentar un desafío en términos de cumplir con los plazos del proyecto para garantizar que el software cumpla con todos los estándares de rendimiento y calidad.

Posible supervisión de problemas de usabilidad

Este método de prueba se centra en verificar el código interno para garantizar que funcione según lo previsto desde una perspectiva técnica. Al hacerlo, las pruebas de caja blanca pueden conducir involuntariamente a problemas de usabilidad debido al hecho de que requieren concentración en los procesos de back-end. Debido a que la interfaz de usuario y las interacciones son cruciales para el uso práctico diario del software, es importante que los evaluadores incorporen métodos de prueba más holísticos junto con prácticas de caja blanca.

Complejidad en grandes aplicaciones

Lograr una cobertura del código del 100% en el desarrollo de software a gran escala es, cuando menos, un desafío. En aplicaciones que constan de millones de líneas de código, la complejidad y el gran volumen a menudo hacen que no sea realista probar minuciosamente cada línea de código y cada ruta lógica. Esta limitación puede generar lagunas en las pruebas y errores o vulnerabilidades que se pasan por alto. En estas situaciones, los evaluadores deben priorizar las funciones clave para realizar pruebas más completas.

Riesgo de sesgo

La técnica de prueba de caja blanca implica que los evaluadores comprendan el funcionamiento interno y la base del código del proyecto en cuestión, lo que puede llevar a los evaluadores a tener suposiciones y sesgos en su trabajo. Por ejemplo, pueden ignorar algunos errores después de asumir que ciertas áreas del código ya están libres de errores. Permitir que este tipo de errores pasen desapercibidos puede afectar la confiabilidad y el rendimiento del software. Los evaluadores deben implementar estándares estrictos y priorizar la objetividad para mitigar estos riesgos.

Principales herramientas utilizadas en las pruebas de caja blanca.

Hay una variedad de herramientas de prueba disponibles para este enfoque. Ejemplos de herramientas de prueba de caja blanca incluyen:

unidad conjunta

JUnit es un marco de código abierto diseñado para ayudar a los evaluadores a crear casos de prueba y ejecutarlos repetidamente, particularmente en aplicaciones Java. Esta herramienta aumenta en gran medida la eficiencia del código al facilitar el uso de métodos de prueba que son fácilmente identificables mediante anotaciones específicas como "@Test". JUnit también permite a los equipos realizar pruebas con diversos conjuntos de datos para respaldar iniciativas de prueba basadas en datos.

Uno de los aspectos más importantes de JUnit es su compatibilidad con herramientas de compilación populares, incluidas Ant y Maven, lo que facilita mucho su integración en entornos de desarrollo CI/CD. Esta herramienta es invaluable para los equipos de desarrollo de aplicaciones Java que necesitan verificar que sus aplicaciones funcionen como se espera en una variedad de escenarios.

NUunidad

Diseñado para todos los lenguajes .NET, NUnit es un marco de prueba unitario versátil que permite a los desarrolladores garantizar un rendimiento óptimo de su código. Su característica distintiva es el uso de atributos para identificar claramente métodos y casos de prueba dentro de una base de código. NUnit admite la ejecución de pruebas paralelas para optimizar la eficiencia de las pruebas, al tiempo que ofrece una variedad de tipos de pruebas, incluidas pruebas teóricas, genéricas y parametrizadas. Esta herramienta es esencial para los equipos de desarrollo que trabajan en entornos .NET.

Cantata

Cantata, una herramienta de prueba dinámica, ofrece capacidades sólidas para validar y mejorar la calidad del código en bases de código C y C++. Una de las características principales de Cantata es el análisis de cobertura de código, que ayuda a garantizar que se prueben todas las partes del código. También proporciona un análisis de pila integrado para ayudar a identificar ineficiencias y riesgos potenciales en la pila de código. Cantata admite pruebas basadas en cambios, que se centran en verificar solo las partes modificadas del código para optimizar el proceso de prueba.

Techo

Coverity, una herramienta de análisis de código estático, detecta defectos críticos de calidad y vulnerabilidades de seguridad en software y aplicaciones. Permite a los equipos identificar errores de codificación complejos que de otro modo serían difíciles de alcanzar mediante un examen meticuloso de los flujos de datos y las rutas del software. Coverity permite una integración perfecta en los flujos de trabajo de desarrollo para la detección automatizada de problemas y es compatible con la mayoría de las herramientas de CI. Esto permite a los equipos resolver defectos potenciales de inmediato para mejorar la calidad general y la seguridad de sus proyectos antes de la implementación.

Plataforma de prueba LDRA

LDRA Testbed, un conjunto completo de análisis y pruebas, valida bases de código C, C++ y Ada. Es la opción correcta para proyectos de software con requisitos de cumplimiento estrictos y específicos.

Esta herramienta permite la validación según los estándares industriales necesarios, como MISRA, para garantizar que el software cumpla con los estándares de calidad y cumplimiento requeridos. LDRA Testbed presenta herramientas de visualización de código que también ayudan a los equipos a comprender estructuras de código complejas. Esta herramienta es crucial para los equipos de desarrollo que necesitan cumplir estrictos estándares de seguridad y calidad para sus productos.

Técnicas esenciales en pruebas de caja blanca

Los equipos de desarrollo utilizan una variedad de técnicas de prueba de caja blanca para sus proyectos, elegidas en función de las tecnologías involucradas y las necesidades específicas del proyecto.

Prueba de ruta básica

La prueba de ruta básica es una metodología de prueba estructurada que implica ejecutar todas las rutas independientes posibles a través del gráfico de flujo de control de un programa al menos una vez. Esta técnica aumenta el rigor del proceso de prueba, asegurando que se prueben todas las rutas ejecutables.

La principal ventaja de este método de prueba de caja blanca es la garantía de cobertura de ramas y de todas las rutas lógicas, lo que aumenta exponencialmente la probabilidad de encontrar errores y fallas dentro de un sistema. Es una técnica particularmente efectiva para identificar defectos en estructuras de control más complejas dentro de una base de código, aumentando así el rendimiento y la confiabilidad del software.

Prueba de bucle

Como sugiere el nombre, las pruebas de bucle tienen como objetivo específico probar la validez de las construcciones de bucle dentro de un sistema como un tipo de prueba de estructura de control. Se centra en varios tipos de bucles, incluidos bucles concatenados, bucles no estructurados y bucles anidados. Al probar rigurosamente la integridad del bucle, este método revela posibles bucles infinitos o errores lógicos dentro de sus estructuras. Las pruebas de bucle benefician a los equipos de desarrollo al garantizar que el software funcione perfectamente en diferentes condiciones mientras se determina la capacidad.

Prueba de estructura de control

Las pruebas del marco de control consisten en un grupo de subpruebas de caja blanca que funcionan juntas como un enfoque más detallado para las pruebas de software. Esta prueba verifica que la estructura de control de un sistema opera según lo diseñado, evaluando sus secuencias, condiciones e iteraciones. Las subpruebas incluidas en este conjunto de pruebas incluyen:

• Pruebas de condición : las pruebas de condición se centran en verificar la precisión de cada función en varios escenarios mediante la evaluación de cada condición.
• Prueba de decisión/condición : una técnica combinada, esta forma de prueba verifica los puntos de decisión y las condiciones asociadas para garantizar la funcionalidad correcta de los dos juntos.
• Prueba de ruta : la prueba de ruta ayuda a los equipos a identificar errores ocultos que solo ocurren en condiciones específicas al ejecutar todas las rutas posibles a través de partes específicas del código.

Pruebas de flujo de datos

Las pruebas de flujo de datos tienen como objetivo rastrear los valores de los datos a medida que fluyen a través de la aplicación o el software. Esta técnica resalta los puntos de inicialización variables y sus puntos de utilización posteriores en operaciones y decisiones.

El principal beneficio de las pruebas de flujo de datos es la capacidad del método para identificar anomalías relacionadas con la inicialización incorrecta y el uso de variables para garantizar que el manejo de datos de la aplicación sea seguro y correcto. Las pruebas de flujo de datos implican examinar cuidadosamente cómo los datos cambian y se mueven a través del software para identificar y corregir posibles errores lógicos y vulnerabilidades que podrían comprometer su funcionalidad o seguridad.

Mejores practicas

Para que sus esfuerzos de pruebas de caja blanca sean lo más efectivos y eficientes posible, los equipos deben seguir estas mejores prácticas.

1. Actualizaciones periódicas de las pruebas : a medida que evoluciona el panorama del software, las pruebas de caja blanca deben recibir actualizaciones y mejoras periódicas para mantenerlas efectivas y al mismo tiempo cubrir nuevas rutas de código y lógica.
2. Documentación completa : como ocurre con todas las formas de prueba, los esfuerzos de prueba de caja blanca requieren que los equipos mantengan documentación detallada de sus procesos de prueba para facilitar los esfuerzos de prueba futuros. Esto incluye casos de prueba, resultados y cambios de código.
3. Integración de revisión de código : la integración de revisiones de código en el proceso de prueba promueve un código más limpio, mejora la colaboración en equipo y detecta problemas potenciales de manera temprana.
4. Centrarse en las rutas críticas : los equipos deben priorizar los componentes de prueba y las rutas críticas que tienen el mayor impacto en la experiencia del usuario y la funcionalidad del software.
5. Utilice la automatización : la automatización de casos de prueba repetitivos y predecibles aumenta la eficiencia y la cobertura de las pruebas.
6. Herramientas de análisis estático : estas herramientas se encargan automáticamente de examinar el código en busca de errores comunes y de cumplir con los estándares de codificación aplicables.
7. Utilice métricas : las métricas ayudan a medir la eficacia de las pruebas de caja blanca e identificar áreas de pruebas que necesitan mejorar.
8. Aprendizaje continuo : los equipos deben mantenerse actualizados con las últimas metodologías, herramientas y mejores prácticas de prueba de caja blanca.

Conclusión

Las pruebas de caja blanca, una parte fundamental de un ciclo de vida exitoso de desarrollo de software, brindan información detallada sobre la solidez y funcionalidad del código al evaluar meticulosamente las estructuras internas con una cobertura integral del código. La importancia de este método de prueba continúa creciendo en un panorama de software en constante evolución con altas exigencias de seguridad y calidad. A medida que el software siga madurando en complejidad, la relevancia y el uso de las pruebas de caja blanca serán cada vez más pronunciados. Para mantenerse al día, los equipos de desarrollo deben comprometerse a profundizar su comprensión de las pruebas de caja blanca a través de educación y capacitación continuas.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la principal diferencia entre las pruebas de caja blanca y de caja negra?

La principal diferencia entre las pruebas de caja negra y las pruebas de caja blanca es el conocimiento que tiene el evaluador del funcionamiento interno del software que se está probando. Las pruebas de caja negra se centran únicamente en las entradas y salidas, mientras que las pruebas de caja blanca requieren una comprensión profunda de las rutas, la estructura y la lógica del código.

¿Las pruebas de caja blanca solo son adecuadas para desarrolladores?

El enfoque de prueba de caja blanca es útil tanto para desarrolladores como para evaluadores. El enfoque requiere una sólida comprensión de la arquitectura del sistema, lo que permite a los evaluadores y desarrolladores diseñar casos de prueba detallados que examinen todos los aspectos del código interno.