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Innovative Werkzeuge zur statischen Codeanalyse fördern die kontinuierliche Qualitätssicherung in der Softwareentwicklung. Die Automatisierung der Einhaltung verschiedener Codierungsstandards gewährleistet qualitativ hochwertige, sichere und zuverlässige Codierung für die Entwicklung von Unternehmens- und Embedded-Software.
Die statische Codeanalyse dient dazu, Fehler im Quellcode zu finden und die Codequalität zu bewerten, ohne den Code ausführen zu müssen. Entwickler und Tester führen statische Analysen an unfertigem Code, Bibliotheken und Quellcode von Drittanbietern durch.
Statische Codeanalysatoren verwenden ein compilerähnliches Frontend, um ein syntaktisches und semantisches Modell der Software zu erstellen. Dieses syntaktische Modell wird anschließend anhand einer Reihe von Regeln oder „Prüfern“ analysiert, um festzustellen, ob der Code gegen diese Regeln verstößt. Diese Prüfer verwenden Mustererkennungsalgorithmen, um Fehler wie die folgenden zu erkennen:
Einige Unternehmen, die Anwendungen nach Sicherheitsstandards wie ISO 26262, DO-178C, IEC 62304, IEC 61508 und EN 50716 erstellen, empfehlen oder verlangen die statische Analyse dringend. Sie hilft Unternehmen dabei, schwer zu findende Defekte zu erkennen und die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Software durch die Einhaltung von Codierungsstandards wie MISRA, AUTOSAR C++ 14, CERT, CWE, OWASP und anderen zu verbessern.
„MISRA“, „MISRA C“ und das Dreieckslogo sind eingetragene Marken von The MISRA Consortium Limited. ©The MISRA Consortium Limited, 2021. Alle Rechte vorbehalten.
Statische Codeanalysatoren verwenden eine compilerähnliche Benutzeroberfläche, um ein syntaktisches und semantisches Modell der Software zu erstellen. Dieses syntaktische Modell wird anschließend anhand einer Reihe von Regeln oder „Prüfern“ analysiert, um festzustellen, ob der Code gegen diese Regeln verstößt.
Die Prüfer verwenden Mustervergleichsalgorithmen, um Fehler wie die schlechte Verwendung von Sprachkonstrukten, die Verwendung unsicherer Funktionen und Verstöße gegen Codierungsrichtlinien zu erkennen. Der spezifische Satz der verwendeten Prüfer kann vom Benutzer konfiguriert werden. Einige statische Analysetools bieten der Einfachheit halber voreingestellte Konfigurationen, beispielsweise für Codierungsstandards wie MISRA C 2023.
Anspruchsvollere Prüfprogramme verwenden eine semantische Analyse, die Daten- und Kontrollfluss nutzt, um komplexe Fehler und Sicherheitslücken zu erkennen. Dazu erstellt der statische Analysator ein Ausführungsmodell der Software, berücksichtigt mögliche Pfade durch den Code und bewertet die Verwendung der Daten auf ihrem Weg von der Quelle (z. B. Benutzereingabe) zum Ziel (z. B. API- oder Systemaufruf).
Die Analyse jeder einzelnen möglichen Bedingung und jedes einzelnen Pfads wäre zu zeitaufwändig. Daher verwendet der Analysator Heuristiken, um die wahrscheinlichsten Pfade für die Auswertung zu ermitteln. Zu den von diesen Prüfern erkannten Fehlertypen gehören Nullzeiger-Abweichungen, Pufferüberläufe und Sicherheitslücken wie Befehls- und SQL-Injections.
Eine Übersicht über den statischen Analyseprozess
Teams verwenden statische Analysen am häufigsten auf zwei Arten:
Einige kommerzielle Tools lassen sich in führende IDEs integrieren und bieten Benutzern Lösungen zur effektiven Verwaltung von Analyseergebnissen. Tatsächlich können künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen auch bei der Priorisierung und Verwaltung aller identifizierten Verstöße eingesetzt werden, um Aufwand und Risiko zu reduzieren.
Die Kombination aus statischer und dynamischer Analyse ist die beste Option, um umsetzbare Ergebnisse zu erzielen, das Auftreten von Fehlern zu reduzieren, die Fehlererkennung zu verbessern und insgesamt sichereren Code zu erstellen. Eine Methode ist nicht besser oder schlechter als die andere. Sie arbeiten im Tandem wie alle Zahnräder einer perfekt gefertigten Schweizer Uhr.
Die SDLC-Pipeline und in welchen Phasen der statischen und dynamischen Analyse Fehler gefunden werden.
Die statische Analyse ist der Prozess der Quellcodeanalyse ohne Ausführung, um Fehler zu finden oder die Codequalität zu bewerten. Teams können so statische Analysen auch für unfertigen Code, Bibliotheken und Quellcode von Drittanbietern durchführen. Im Bereich der Anwendungssicherheit wird die statische Analyse als statisches Anwendungssicherheitstesting (SAST) bezeichnet.
Sucht nach Codemustern, die gegen definierte Codierungsregeln verstoßen. Es stellt nicht nur sicher, dass der Code einheitliche Erwartungen für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften oder interne Initiativen erfüllt, sondern hilft Teams auch dabei, Fehler wie Ressourcenlecks, Leistungs- und Sicherheitsprobleme, logische Fehler und API-Missbrauch zu vermeiden.
Dabei werden die verschiedenen Pfade durch den Code gefunden und analysiert, sowohl hinsichtlich der Ausführungsreihenfolge (Reihenfolge der Codezeilen) als auch der Daten (Sequenzen, in denen eine Variable oder eine ähnliche Entität erstellt, geändert, verwendet und gelöscht werden kann). Dies kann Probleme aufdecken, die zu kritischen Fehlern wie Speicherbeschädigungen (Pufferüberschreibungen), Speicherzugriffsverletzungen, Nullzeiger-Dereferenzierungen, Race Conditions oder Deadlocks führen . Außerdem können Sicherheitslücken erkannt werden, indem Pfade aufgezeigt werden, die sicherheitskritischen Code umgehen, beispielsweise Code zur Authentifizierung oder Verschlüsselung.
Beinhaltet das Messen und Visualisieren verschiedener Aspekte des Codes. Es kann dabei helfen, vorhandene Fehler zu erkennen, aber häufiger warnt es vor potenziellen Schwierigkeiten beim Verhindern und Erkennen zukünftiger Fehler, wenn der Code gewartet wird. Dies geschieht durch Auffinden von Komplexität und Unhandlichkeit wie:
Durch die Überprüfung auf doppelten Code können Unternehmen das Anwendungsdesign verbessern und die Wartungskosten senken. Bei dieser Art der Analyse wird der Code in kleinere Sprachelemente (Token) zerlegt. Die Token werden anhand einer Reihe von Regeln analysiert, die festlegen, was als doppelter Code betrachtet werden soll. Es gibt zwei Arten von Regeln:
Verhindern Sie Codefehler frühzeitig in jedem Entwicklungsprozess, bevor sie in den späteren Phasen des Softwaretests zu teureren Herausforderungen werden.
Führen Sie statische Analyselösungen ein, die von Prozessstandards wie ISO 26262, DO-178C, IEC 62304, IEC 61508, EN 50716 oder EN 50128 und mehr empfohlen werden.
Binden Sie die Einhaltung von Sicherheitscodierungsstandards wie SEI CERT, CWE, OWASP, DISA-ASD-STIG und UL 2900 in die SA-Testprozesse ein und stellen Sie sicher, dass Ihr Code strengen Sicherheitsstandards entspricht.
Stellen Sie die Konformität mit Sicherheitscodierungsstandards wie MISRA, AUTOSAR C++ 14, JSF und mehr sicher oder erstellen Sie Ihre eigene benutzerdefinierte Codierungsstandardskonfiguration für Ihr Unternehmen.
Integrieren Sie statische Analysen ganz einfach in Ihre optimierte CI/CD-Pipeline mit kontinuierlichen Tests, die schnell qualitativ hochwertige Software liefern.
Integrieren Sie künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, um die Produktivität in den statischen Analyse-Workflow Ihres Teams zu verbessern. Die KI markiert und priorisiert die dringendsten Verstöße, die zuerst behoben werden müssen.
Eines der besten Dinge, die Sie tun können, um erfolgreich zu sein, besteht darin, die vier Haupttypen der statischen Codeanalyse und die Fehler zu verstehen, die diese Tests erkennen sollen.
Leistungstests identifizieren Fehler, die allgemeine Leistungsprobleme beheben und Entwicklern helfen, mit den neuesten Best Practices Schritt zu halten.
Durch die sicherheitsrelevante Quellcodeanalyse werden Sicherheitsrisiken wie schwache Kryptografie, Konfigurationsprobleme und rahmenspezifische Befehlsinjektionsfehler erkannt.
Sicherheits- und Zuverlässigkeitstests helfen, Funktionsprobleme zu vermeiden, denn niemand möchte außerhalb der Geschäftszeiten Fehlermeldungen von nicht erreichbaren Diensten erhalten. Diese Art der statischen Codeanalyse ist besonders nützlich, um Speicherlecks oder Threading-Probleme aufzuspüren.
Stiltests ermutigen Teams, einheitliche Codierungsstile zu übernehmen, um die Benutzerfreundlichkeit, das Verständnis und die Fehlerbehebung zu verbessern. Entwickler müssen keine Zeit damit verschwenden, Stilverstöße zu identifizieren. Die Tests finden sie, was Zeit spart.
Maximieren Sie die Effektivität der statischen Codeanalyse, um die Codequalität zu verbessern, Fehler zu reduzieren und Compliance-Anforderungen effizient zu erfüllen, indem Sie diese Best Practices befolgen.
Der Schlüssel zur erfolgreichen Durchführung einer statischen Analyse ist ein benutzerfreundliches, leicht zugängliches Tool, das Entwicklern im Voraus nützliche und umsetzbare Informationen liefert, ohne sie zu überfordern.
„Es gab eine Revolution in unserer Entwicklungsweise, die es uns ermöglichte, wertvolle Zeit zu gewinnen, um uns auf andere Dinge zu konzentrieren.“
Daniele De Nicola, Leiter der Produktsoftwareverifizierung und -validierung bei Leonardo
„Das Entwickeln, Testen und Bereitstellen von Patches für Betriebssysteme ist in der Regel mit wesentlich höheren Kosten verbunden, als wenn wir es gleich beim ersten Mal richtig machen. Parasoft ist einer unserer wichtigsten Partner, der dafür sorgt, dass wir es gleich beim ersten Mal richtig machen.“
Andrew Park, VP Engineering bei G3
