In der Welt der Softwareentwicklung steht Sicherheit seit jeher im Mittelpunkt vieler Diskussionen. Mit der zunehmenden Vernetzung und dem exponentiellen Anstieg von vernetzten Geräten wächst die Bedeutung sicherer und stabiler Software drastisch. Besonders in sicherheitskritischen Bereichen wie Medizin, Avionik oder Industrieautomation hat ein fehlerhaftes Programm weitreichende Konsequenzen. Vor diesem Hintergrund fragen sich viele Entwickler und Unternehmen, ob die Verwendung moderner Programmiersprachen wie Rust tatsächlich zu sichereren Softwarelösungen führen kann. Rust wird oft als Antwort auf die Probleme traditioneller Systemsprachen wie C und C++ gesehen, da es von Grund auf mit dem Ziel entwickelt wurde, Speicherfehler und Sicherheitslücken zu vermeiden.
Doch wie sieht die Realität aus? Ist Rust wirklich der Schlüssel zu sichereren Anwendungen oder eher ein Hype, dem man mit gesunder Skepsis begegnen sollte? Ein praktisches Beispiel bietet die kritische Sicherheitslücke, die im Jahr 2021 im Betriebssystem Nucleus entdeckt wurde. Nucleus ist ein Echtzeitbetriebssystem, das in über drei Milliarden Geräten eingesetzt wird – darunter medizinische Ultraschallgeräte, Speichersysteme und avionic Systeme. Die Sicherheitslücke bestand darin, dass manipulierte DNS-Antworten dazu führen konnten, dass das System unerlaubt auf Speicherbereiche zugreift und sogar abstürzt oder im schlimmsten Fall umprogrammiert werden konnte. Solche Fehler sind alarmierend, insbesondere wenn es um vernetzte Geräte geht, bei denen ein Absturz oder eine Manipulation gravierende Folgen haben kann. Die Schwachstelle lag im Umgang mit DNS-Nachrichten, genauer gesagt bei der Verarbeitung von Domainnamen gemäß RFC1035.
Im originalen C-Code gab es verschiedene Fehler, wie fehlende Grenzprüfungen, Zeitstrafungen bei Sprungadressen und fehlendes Handling von unerwarteten Eingabewerten. Das führte zu Situationen, in denen ein Angreifer mit speziell gestalteten Antworten Speicher außerhalb der erlaubten Bereiche überschreiben konnte. Diese Probleme sind nicht neu – sie spiegeln wieder, wie schwer es ist, mit C oder C++ sicherheitskritische Software zu schreiben, besonders wenn externe Eingaben verarbeitet werden. Die Art und Weise, wie Speicher in diesen Sprachen verwaltet wird, fehlende eingebaute Sicherheitsmechanismen und die oft zwingend notwendige manuelle Fehlerbehandlung führen unwillkürlich zu Fehlern, die Angreifer ausnutzen können. Doch was wäre, hätte Nucleus statt in C in Rust entwickelt worden? Genau dieser Frage gingen die Systemeingenieure von Tweede golf nach, einem Rust-Engineering-Unternehmen und Mitglied der Rust Foundation.
Sie führten ein Experiment durch, bei dem sie die Aufgabenstellung, den DNS-Domain-Namen-Decoder gemäß RFC1035 umzusetzen, verschiedenen Entwicklern stellten, die Rust einsetzten. Die Entwickler hatten nur wenige Stunden Zeit, erhielten keine detaillierten Spezifikationen und wurden erst nachträglich mit den möglichen Fehlerfällen konfrontiert. Das Ergebnis war beeindruckend. Während der originale C-Code zahlreiche Fehler und Sicherheitslücken aufwies, die zu Abstürzen oder Speicherkorruption führen konnten, waren alle Rust-Implementierungen frei von gravierenden Sicherheitsproblemen. Kein einziger Entwickler musste zu „unsafe“ Rust greifen, das die Sicherheitsgarantien von Rust aufhebt.
Alle Lösungen waren absturzsicher, konnten fehlerhafte Eingaben kontrolliert abfangen und lehnten diese korrekt ab. Hinzu kam, dass die Entwickler dank Rusts integrierten Testwerkzeugen wie Unit-Tests und Fuzzing ihre Software gründlicher testeten und so weitere Fehler frühzeitig aufdeckten. Diese Ergebnisse untermauern die Idee, dass Rust nicht nur wegen seiner Speicher- und Typensicherheit eine gute Wahl ist, sondern auch, weil es Entwickler motiviert, ihren Code vermehrt zu prüfen und abzusichern. In C sind solche Tests zwar möglich, aber der Aufwand und die Fehleranfälligkeit sind bedeutend höher. Ein weiterer Vorteil von Rust liegt in seiner Sprachstruktur.
Rust ist eine sehr ausdrucksstarke Programmiersprache, die häufige Fehler durch sogenannte Ownership-Modelle, Lebenszeitparameter (Lifetimes) und strenge Kompilierzeit-Prüfungen bereits im Vorfeld verhindert. Das heißt, viele Fehler können noch vor der Ausführung erkannt werden – ein großer Pluspunkt im Sicherheitskontext. Im Gegensatz zur klassischen C-Funktion, die oft mit rohen Zeigern, manueller Speicherverwaltung und sprunghaften Kontrollflüssen arbeitet, lässt sich der Decoder für DNS-Domainnamen in Rust übersichtlicher, sicherer und besser wartbar schreiben. So ermöglicht Rust das einfache Vermeiden von Buffer-Overflows, das sichere Behandeln von Pointern und die Verhinderung von Datenrennen in Mehrthread-Programmen. Doch das bedeutet nicht, dass Rust ein Allheilmittel ist.
Die Sprache erfordert vom Entwickler ein Umdenken – und in bestimmten Systemumgebungen, besonders in stark eingeschränkten Ressourcenbereichen, können die zusätzlichen Abstraktionen oder Laufzeitchecks eine Herausforderung sein. Außerdem ist das Ökosystem von Rust, trotz rasanter Entwicklung, noch im Wachstum und in einigen Bereichen nicht so ausgereift wie bei bewährten Sprachen. Dennoch überwiegen die Vorteile, insbesondere wenn es um Sicherheit und Wartbarkeit von sicherheitskritischer Software geht. Neben technischen Vorteilen spart Rust auch Zeit und Kosten. Durch seine Fehlervermeidung und besseren Testmöglichkeiten ist die Entwicklungszeit kürzer als bei C, wenn man die nötigen Nachbesserungen und Sicherheits-Patches berücksichtigt.
Sicherheitslücken, die erst Jahre später entdeckt werden, verursachen enorme Kosten bei der Fehlersuche, dem Patchen und potenziellen Schäden. Rust kann dazu beitragen, diese Risiken von vornherein zu minimieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Verwendung von Rust in sicherheitskritischen Softwareprojekten einen signifikanten Unterschied macht. Die Beispiele und das Experiment von Tweede golf verdeutlichen, dass Rust auf einzigartige Weise Speicherfehler und schwerwiegende Sicherheitslücken verhindern hilft – weit über die bloße Vermeidung von Buffer-Overflows hinaus. Durch sein modernes, sicheres Design und die stärkere Unterstützung im Testing bietet Rust eine solide Grundlage, um Software nicht nur sicherer, sondern auch robuster und wartbarer zu gestalten.
Für Unternehmen und Entwickler, die in einer Welt, in der Sicherheit immer mehr in den Mittelpunkt rückt, wettbewerbsfähig bleiben wollen, bietet Rust eine zukunftssichere und effiziente Lösung. Es ist kein Zufall, dass immer mehr große Technologieunternehmen und sicherheitskritische Projekte auf Rust setzen. Die Investition in eine sichere Programmiersprache zahlt sich langfristig aus – für die Sicherheit der Nutzer ebenso wie für die Wirtschaftlichkeit des Projekts. Softwareentwicklung der Zukunft bedeutet, Fehler von vornherein zu vermeiden, anstatt sie nachträglich zu beheben. Rust hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir sichere Software bauen, grundlegend zu verändern und zu verbessern.
Wer also ernsthaft sichere und zuverlässige Systeme entwickeln möchte, sollte Rust als einen festen Bestandteil seiner Toolchain in Betracht ziehen.
