In der modernen Softwareentwicklung sind Microservices zu einem unverzichtbaren Architekturmodell geworden. Sie ermöglichen es Unternehmen, Anwendungen flexibel, skalierbar und wartbar zu gestalten. Doch mit der zunehmenden Verteilung von Diensten wächst auch die Komplexität der Sicherheitsanforderungen. Insbesondere mutable Objekte, also veränderbare Datenstrukturen, bergen Risiken, die sich negativ auf die Integrität von Systemen auswirken können. Hier kommt C# mit seinem Record-Datentyp ins Spiel, der dank seiner eingebauten Unveränderlichkeit (Immutability) eine wichtige Rolle bei der Absicherung von Microservices spielt.
Durch die Verwendung von unveränderlichen Records wird sichergestellt, dass einmal erzeugte Objekte nach ihrer Initialisierung nicht mehr verändert werden können. Dies verhindert typische Sicherheitslücken wie Time-of-Check to Time-of-Use (TOCTOU) Schwachstellen, Race Conditions und Datenkorruption, die bei der Verarbeitung von mutable Objekten häufig auftreten. Unveränderliche Daten garantieren, dass nach der Validierung keine Manipulation mehr möglich ist, wodurch betrügerische oder unbeabsichtigte Änderungen ausgeschlossen werden. Ein anschauliches Szenario zeigt, wie schnell Mutable Objects zu einem Sicherheitsproblem werden können: In einem Multi-Tenant-System kann es passieren, dass Daten einer Bestellung oder Berechnung durch geteilten Zustand zwischen Aufrufen in einer Serviceinstanz vermengt werden. Dashboards, Preisberechnungen oder Rabattlogiken, die aufgrund von gemeinsam verwendeten oder global veränderbaren Variablen falsche oder sensible Informationen ausgeben, führen zu Inkonsistenzen und Datenlecks.
Solche Fehler haben eher mit architektonischen Entscheidungen zu tun als mit Programmierfehlern – speziell mit der Gefahr der unbeabsichtigten gemeinsamen Nutzung von mutable Zuständen. C# Records wurden mit Version 9.0 eingeführt und sind von Grund auf für diese Herausforderungen konzipiert worden. Records sind Referenztypen, die standardmäßig immutable sind. Die Eigenschaften werden mit sogenannten init-Accessoren versehen, die es zulassen, Werte nur während der Objektinitialisierung zu setzen, danach sind sie fest und unveränderbar.
Diese Einschränkung stellt schon auf Compiler-Ebene sicher, dass keine Änderungen am Objekt vorgenommen werden, sobald es im Nutzungskontext angekommen ist. Durch das strikte Einhalten von Unveränderlichkeit im gesamten Datenfluss einer Microservice-API lassen sich zudem Race Conditions vermeiden, die durch parallele Zugriffe und Modifikationen an gemeinsam genutztem Zustand entstehen. In Umgebungen mit hoher Last und gleichzeitigen Zugriffsströmen sinkt somit die Fehleranfälligkeit deutlich und Stabilität wie Sicherheit steigen. Neben der Sicherheit bietet der Einsatz von C# Records in Microservices weitere Vorteile, die im Kontext von Wartbarkeit und Skalierbarkeit wichtig sind. Die explizite Deklaration sogenannter required Properties – die zwingend beim Erstellen eines Records gesetzt werden müssen – sorgt für klare und nachvollziehbare Datenstrukturen.
Entwickler erhalten so eine bessere Kontrolle über die Datenintegrität und verändern weniger häufig versehentlich Datensätze. Darüber hinaus unterstützt die Figur mit dem Konzept der "with-Expression" die sogenannte Copy-on-Write-Strategie, mit der neue Objekte auf der Basis eines bestehenden erzeugt werden können, aber mit einzelnen Modifikationen. Dies ist ein idealer Weg, um Zustandsübergänge korrekt abzubilden und gleichzeitig eine nachvollziehbare Historie der Datenveränderungen zu führen, was Anforderungen an Auditing und Compliance entspricht. Ein praktisches Beispiel findet sich in der Implementierung eines Rabattservices, der mit klassischen classes und mutable Feldern aufgrund von geteiltem Zustand zu vielen Sicherheitslücken neigt. Shared State beispielsweise in Instanzvariablen führt dazu, dass Rabattwerte eines Mieters im Multi-Tenant-System womöglich ungewollt ausgetauscht oder überschrieben werden.
In der Folge kommt es zu falschen Preisberechnungen und Datenschutzverletzungen. Wird die gleiche Logik stattdessen mit Records umgesetzt und der Service stateless gehalten, so verschwinden diese Risiken. Jeder Auftrag wird mit seinem eigenen unveränderlichen Datensatz verarbeitet, sodass es kein Cross-Tenant-Leaking mehr geben kann. Auch bei Business-Logiken, die komplexe Validierungsregeln oder Zustandstransitionen erfordern, liefern Records eine sichere Basis. Factory-Methoden können eingesetzt werden, um bereits bei der Erzeugung sicherzustellen, dass nur validierte und vollständige Objekte existieren.
Zusammen mit privaten Konstruktoren sorgt dies dafür, dass keine ungültigen Instanzen erzeugt werden können. Auf Basis der Records bleibt das System also konsistent und widerstandsfähig gegenüber Fehlerzuständen, die zu Manipulationen führen könnten. Neben der Unveränderlichkeit bieten Records mit ihrer klaren Syntax und den erweiterten Sprachfeatures einen weiteren Vorteil für Entwicklerteams. Weniger Fehlerquellen, bessere Lesbarkeit und eine einheitliche Handhabung von Daten fördert die Produktivität, was die Entwicklungszyklen verkürzt und die Time-to-Market verbessert. Sicherheit und schnelle Entwicklung müssen sich also nicht ausschließen.
Obwohl Records in den meisten Fällen die beste Balance zwischen Sicherheit, Performance und Entwicklungskomfort bieten, gibt es Szenarien, in denen andere Lösungen besser passen. Beispielsweise beim Umgang mit Datenbankentitäten, welche oft mutable sein müssen, um Änderungstracking in ORM-Frameworks zu unterstützen. Ebenso bei besonderen Performanceanforderungen oder Legacy-Systemen mit unveränderlichen Objekten. Dennoch empfiehlt es sich, im Kontext von Microservices, die über Prozess- oder Thread-Grenzen kommunizieren, prioritär auf die Immutability durch Records zu setzen. Auf der Performancelinie verursachen Records in der Regel nur minimale Mehrkosten, da .
NET moderne Garbage Collection und Optimierungen unterstützt. Für sehr große Datenobjekte oder Systeme mit extremen Anforderungen an die Speicherverwaltung kann es nötig sein, Records gezielt zu vergleichen und profilen, ob strukturierte Wertetypen (Readonly Structs) oder andere Muster besser passen. DevSecOps-Praktiken profitieren ebenfalls von der Einführung von Records als Sicherheitsmaßnahme in Microservices. Unveränderliche DTOs reduzieren den Prüfaufwand und führen zu einem robusteren Audittrail. Eventuelle Angriffsvektoren durch Parameter-Tampering lassen sich effektiv eliminieren.
