Was ist statische Code-Analyse? Qualität mit Automatisierung sicherstellen

Nadeln im Heuhaufen finden.

Nichts beschreibt das Finden von Fehlern in einer großen Codebasis besser als dies. Beim Erstellen einer Softwareanwendung kann das Finden und Beseitigen von Fehlern leicht am längsten dauern.

Es ist eine Herausforderung für Programmierer, Softwaretester und Analysten, Fehler im Code zu finden. Hier kommen Automatisierung und statische Codeanalyse ins Spiel. Die Automatisierung des Prozesses sorgt für einen schnellen Feedback-Zyklus, reduziert den Testaufwand und führt zu besserem Code. Genau so funktioniert Software zur statischen Codeanalyse .

Statische Codeanalyse ist der Prozess der Analyse des Quellcodes eines Programms, indem der Code untersucht wird, ohne ihn auszuführen. Sie wird verwendet, um potenzielle Fehler, Sicherheitsprobleme und Verbesserungen im Code zu identifizieren.

Merkmale der statischen Codeanalyse

Das Verständnis dessen, was die statische Codeanalyse bietet, hilft bei der Entscheidungsfindung basierend auf unterschiedlichen Anforderungen. Nachfolgend sind einige der wichtigsten Merkmale der statischen Analyse aufgeführt:

• Integration in die integrierte Entwicklungsumgebung (IDE): Um eine nahtlose Lösung innerhalb einer bestehenden Entwicklungsumgebung bereitzustellen, verbindet sich die Mehrheit der Software zur statischen Codeanalyse mit den IDEs der Entwickler. Dank dieser Integration können Entwickler ihren Code kontinuierlich untersuchen, ohne ihre Arbeit unterbrechen zu müssen.
• Zeitnahe Warnungen: SCA-Software scannt Code in Sekundenschnelle auf Fehler und Schwachstellen und gibt Entwicklern sofortige Warnungen, die ihnen helfen, die Produktivität zu steigern. Benutzer können dank dieser Warnungen frühzeitig auf Mängel reagieren.
• Empfehlungen: Neben der Benachrichtigung der Entwickler über Codeprobleme gibt die Software zur statischen Codeanalyse umsetzbare Empfehlungen basierend auf den gefundenen Fehlern oder Schwachstellen.

Arten der statischen Analyse

Statische Analyse ist der Prozess der Analyse eines Codes, ohne ihn auszuführen. Schauen wir uns die Arten der statischen Analyse an:

• Kontrollanalyse konzentriert sich auf den Kontrollfluss in einer Aufrufstruktur. Dies bedeutet, dass ein Kontrollfluss entweder eine Funktion, ein Prozess, eine Methode oder eine Unterroutine sein könnte. Bei der Kontrollanalyse wird ein Modellgraph erstellt. Die Modellknoten und bedingten Verzweigungen im Modell werden durch Knoten dargestellt.
  
• Datenanalyse stellt sicher, dass Daten angemessen verwendet werden und dass Datenobjekte korrekt funktionieren. Zwei Methoden sind in der Datenanalyse involviert - Datenabhängigkeit und Datenflussanalyse.
  
• Fehleranalyse hilft bei der Analyse der Ausfälle in verschiedenen Modellkomponenten. Die Modellspezifikationen werden überprüft, um sicherzustellen, dass die Ausfälle erkannt werden. Es verwendet die Eingabe-Ausgabe-Beschreibung, um die Ursache des Ausfalls zu identifizieren.
• Schnittstellenanalyse überprüft die Simulationen, sodass Entwickler den Code überprüfen und sicherstellen können, dass die Schnittstelle zum Modell passt. Sie konzentriert sich auch darauf, wie gut die Schnittstelle in das System integriert ist.

Wie man statische Codeanalyse durchführt

Der Prozess der statischen Analyse ist relativ einfach, solange er automatisiert ist. Statische Analyse erfolgt typischerweise vor dem Softwaretest in den frühen Entwicklungsphasen während der Erstellungsphase. Statische Anwendungssicherheitstests, oder SAST, sind eine schnelle und effektive Methode, um Probleme im Code zu entdecken und zu beseitigen, um die besten Praktiken der Branche zu wahren. In diesem Abschnitt werden wir verstehen, wie man statische Analyse mit Hilfe eines schrittweisen Prozesses durchführt.

Finalisieren Sie das Werkzeug. Es gibt mehrere Werkzeuge auf dem Markt, die bei der Durchführung der statischen Codeanalyse helfen. Die Kosten des Werkzeugs, die IDE-Unterstützung und die aktuellen Anforderungen des Unternehmens sind einige Faktoren, die bei der Finalisierung des Werkzeugs berücksichtigt werden. Die Analyse der verschiedenen verfügbaren Werkzeuge könnte helfen, eine bessere Entscheidung zu treffen. Erfahren Sie mehr über die Auswahl eines statischen Analysetools in den späteren Abschnitten dieses Artikels.

• Setzen Sie das Werkzeug ein. Der nächste Schritt besteht darin, die Lizenzanforderungen, die Zugangskontrolle und die Autorisierung zu handhaben und alle weiteren Ressourcen zu beschaffen, die zur Bereitstellung des Analysetools benötigt werden.
• Anpassung. Statische Werkzeuge werden weiter angepasst, um verschiedenen Bedürfnissen gerecht zu werden, wie z.B. die Integration von Scanning-Tools in Entwicklungsumgebungen, das Erstellen eines Dashboards zur Verfolgung der Ergebnisse, das Erstellen benutzerdefinierter Berichtsoptionen oder das Reduzieren von Fehlalarmen.
• Priorisierung. Mehrere Anwendungen laufen durch die statischen Analysetools. Es ist jedoch entscheidend, die risikoreichen Anwendungen zuerst zu priorisieren. Nach dem Onboarding der Anwendungen können sie regelmäßig gescannt werden, je nachdem, wie oft Sie wählen, z.B. täglich, wöchentlich oder monatlich.
• Analysieren Sie die Ergebnisse. Sobald die Werkzeuge die Anwendung gescannt haben, schaut sich ein Sicherheitsanalyst die Ergebnisse an. Sie suchen nach Fehlalarmen oder übersehenen Schwachstellen, falls sie weiterverfolgt werden müssen. So wird sichergestellt, dass die Behebung rechtzeitig erfolgt.
• Schulung. Es ist wichtig zu regeln, dass die Werkzeuge von den verschiedenen Teams korrekt verwendet werden. Verschiedene Software-Sicherheitspunkte können innerhalb des Softwareentwicklungslebenszyklus oder SDLC vorhanden sein.

Statische Analysetools stellen sicher, dass hochpriorisierte Probleme gescannt und behoben werden, bevor sie in die Produktion gehen. Darüber hinaus werden sprachspezifische oder frameworkspezifische Richtlinien sicherstellen, dass häufige Sicherheitslücken in der Entwicklungsphase des SDLC behoben werden.

Statische Analyse kann zeitaufwändig sein, ohne Software-Testwerkzeuge, da Einzelpersonen den Code manuell analysieren und sein Verhalten in Laufzeitsituationen vorhersagen müssen. Daher ist es sinnvoll, ein Werkzeug zu finden, das das Verfahren automatisiert.

Warum ist SAST wichtig für SDLC?

Statische Anwendungssicherheitstests, allgemein bekannt als SAST, sind eine Methodik zur Analyse des Quellcodes, um Schwachstellen oder Sicherheitsmängel zu finden. Sie findet früh im Softwareentwicklungslebenszyklus (SDLC) statt, da sie keine funktionierende Anwendung erfordert. Der Code kann ohne Ausführung getestet werden. SAST hilft Entwicklern, Codierungsprobleme zu lösen, bevor sie zur endgültigen Veröffentlichung der Anwendung übergehen.

SAST bietet Echtzeit-Feedback, das Entwicklern hilft, den genauen Ort der Schwachstellen zu identifizieren. Es bietet auch detaillierte Anweisungen zur Behebung von Codierungsfehlern. Entwickler müssen SAST-Tools regelmäßig auf der Anwendung ausführen, um Sicherheitsmaßnahmen zu erfüllen.

Die Verwendung von SAST während des SDLC-Prozesses beschleunigt den Prozess im Vergleich zu manuellen Überprüfungen. Es leistet auch hervorragende Arbeit bei der Identifizierung von Schwachstellen wie SQL-Injection und Pufferüberlauf.

Statische vs. dynamische Codeanalyse

Dynamische Codeanalyse ist der Prozess der Analyse von Code während seiner Ausführung, oft als Laufzeitanalyse bezeichnet. Sie erkennt Laufzeitfehler und Sicherheitsprobleme, wie Pufferüberläufe und SQL-Injection-Angriffe.

Wie oben besprochen, ist die statische Codeanalyse eine Debugging-Methode, die den Quellcode untersucht, bevor das Programm ausgeführt wird. Statische Codeanalyse wird durchgeführt, indem der Code gegen eine Reihe von Richtlinien analysiert wird. Sie adressiert oft Code-Schwachstellen und die Einhaltung von Kodierungsstandards.

SCA kann in jeder Phase des Codeentwicklungsprozesses vor dem Uni/Integrationstest erfolgen. Continuous Integration/Continuous Delivery (CI/CD)-Tools verwenden statische Codeanalyseberichte in einigen Situationen als Qualitätsmaßstab. Dies ist vorteilhaft, wenn es darum geht, die Schwächen eines Codes zu identifizieren und potenzielle Produktionsprobleme zu reduzieren, indem strenge Entwicklungsstandards befolgt werden.

Dynamischer Code ist eine Debugging-Methode, die eine Anwendung während oder nach der Ausführung des Programms untersucht. Es können keine Regeln verwendet werden, da der Quellcode mit einer Vielzahl von Eingaben ausgeführt werden kann. Ein dynamischer Code adressiert Laufzeitschwachstellen, die aufgrund von Variationen im Geschäftskontext auftreten können.

Entwickler verwenden dynamischen Code an mehreren Stellen, wie z.B. in Produktions- oder Vorproduktionsumgebungen. Es verhindert, dass fehlerhafte Codes in die Produktion gelangen. Es verkürzt die mittlere Zeit zur Identifizierung von Produktionsvorfällen.

Vorteile der statischen Codeanalyse

Statische Codeanalysetools finden Fehler und Sicherheitsprobleme, die unbemerkt bleiben oder schwer manuell zu lokalisieren sind. Diese Plattformen können auch zur Durchsetzung von Kodierungsstandards verwendet werden. Schauen wir uns einige häufige Vorteile an:

• Reduzierte Arbeitsbelastung. Statische Codeanalyse kann die Arbeitsbelastung reduzieren, indem sie die Notwendigkeit manueller Codeüberprüfungen und Debugging eliminiert. Sie kann Fehler, Bugs und Anti-Patterns im Code erkennen, bevor er getestet, bereitgestellt oder in Produktion genommen wird. Dies kann helfen, die Zeit für manuelles Debugging und Fehlersuche zu reduzieren sowie das Risiko neuer Bugs zu verringern. Statische Codeanalyse kann auch wertvolle Einblicke in die Codeleistung bieten, die Entwicklern helfen, Probleme zu identifizieren, bevor sie zu einem Problem werden.

• Gründliches Debugging. Softwareentwickler sind sich allzu bewusst über Probleme, die erst Monate oder sogar Jahre nach der Veröffentlichung einer Anwendung auftreten. Manuelle Codeinspektion beinhaltet häufig das Ausführen des Codes und die Hoffnung, dass ein Fehler während des Qualitätssicherungstests auftritt. Statische Codeanalysetools hingegen ermöglichen es Entwicklern, Fehler zu identifizieren und zu beheben, die sonst im Code unentdeckt bleiben könnten. Das Ergebnis sind sauberere Bereitstellungen und weniger Probleme in der Zukunft.

• Standardisierte Best Practices. Neben dem Debugging untersucht die Software zur statischen Codeanalyse den Code anhand von Branchenbenchmarks für Best Practices. Diese standardisierte Richtlinie stellt sicher, dass der Code aller sauber und effizient ist, was zur allgemeinen Lesbarkeit des Codes beiträgt.
• Bessere Sicherheit. Statische Codeanalysetools identifizieren und benachrichtigen Entwickler häufig über Sicherheitslücken in ihrem Code, was es Entwicklern erleichtert, die Cybersicherheit zu priorisieren.
  

Einschränkungen von statischen Codeanalysetools

Neben den Vorteilen sollten Sie auch auf bestimmte Nachteile achten. Lesen Sie weiter über einige Nachteile von statischen Codeanalysetools.

• Manchmal markiert das Tool Code als potenziell problematisch, obwohl er es nicht ist, was zu einem Fehlalarm führt. Dies führt zu verschwendeter Zeit bei der Untersuchung und Behebung von Code, der nicht kaputt ist. Sie können dieses Problem beheben, indem Sie kontextspezifische Regeln in den Anfangsstadien erstellen.
• Das Einrichten und Konfigurieren des Tools nimmt je nach Komplexität der Codebasis viel Zeit in Anspruch. Einige Entwickler oder Programmierer verwenden möglicherweise kein SAST, was in den späteren Phasen des Entwicklungsprozesses zu einem Rückschlag führen könnte.
• Die Analyseergebnisse können schwer zu interpretieren sein, insbesondere bei großen Codebasen.

Wie man ein statisches Analysetool auswählt

Die Auswahl der richtigen Werkzeuge hilft, eine größere Effizienz bei den Ergebnissen zu gewährleisten. Wählen Sie ein Werkzeug, das Ihre Projektziele erfüllt, die Funktionen und Fähigkeiten hat, die Sie benötigen, und in Ihr Budget passt. Berücksichtigen Sie die folgenden Faktoren bei der Auswahl von statischen Codeanalysetools:

• Niedrige Fehlalarmraten: SCA-Tools können sowohl Fehlalarme als auch Fehlnegative erzeugen. Die Genauigkeit der Ergebnisse hängt stark von der Qualität der Regeln und Algorithmen ab, die in der Analyse verwendet werden. Wählen Sie ein Werkzeug, das weniger Fehlalarme hat.
• IDE-Integration: Die Fähigkeit, Werkzeuge in bestehende Entwicklungsumgebungen zu integrieren, ist vorteilhaft. Die Überprüfung der IDE-Integration ist ein großer Entscheidungsfaktor.
• Abdeckung: Das Werkzeug muss eine breite Abdeckung von niedrigen bis hohen Prüfungen haben.
• Flexibilität: Die SCA-Software, die Sie auswählen, sollte auf verschiedenen Plattformen laufen können, wie z.B. macOS, Linux, Windows und Android. Die Auswahl eines Werkzeugs, das diese Flexibilität bietet, kann eine hervorragende Möglichkeit sein, Werkzeuge auszusortieren, die nicht den Zweck erfüllen.
• Erweiterbarkeit: Das Werkzeug sollte in der Lage sein, Änderungen oder Updates leicht zu integrieren.
• Kosten: Das SCA-Tool sollte erschwinglich und innerhalb Ihres Budgets sein. Der Vergleich verschiedener Werkzeuge innerhalb desselben Bereichs und mit ähnlichen Funktionen kann Ihnen helfen, eine bessere Entscheidung zu treffen.

Software zur statischen Codeanalyse

Die richtige Software zur statischen Codeanalyse sucht nach Schwachstellen im Code und überprüft ihn anhand von Industriestandards. Wenn Sie unsicher sind, welche Plattform Ihren Bedürfnissen entspricht, lesen Sie weiter für einen Überblick über die besten Softwarelösungen zur statischen Codeanalyse auf dem Markt.

Um die Qualitätssicherung zu gewährleisten und in die Kategorie der statischen Codeanalyse aufgenommen zu werden, muss ein Produkt:

• Code scannen, ohne ihn auszuführen
• Sicherheitslücken auflisten
• Code gegen die Industriestandards validieren
• Empfehlen, wo und wie Probleme behoben werden können

*Nachfolgend sind die Top 5 führenden Softwarelösungen zur statischen Codeanalyse aus dem G2 Winter 2023 Grid® Report. Einige Bewertungen können zur Klarheit bearbeitet sein.

1. Coverity

Coverity ist eine hoch skalierbare SAST-Lösung, die es Sicherheitsteams ermöglicht, Qualitätsmängel in den frühen Phasen des SDLC zu adressieren. Sie ist schnell, genau und hilft, Risiken zu verfolgen und zu verwalten. Coverity stellt auch die Einhaltung von Sicherheitsstandards sicher.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Ich liebe, wie das Coverity-Tool Synopsys Probleme im Code erkennen kann und somit eine Möglichkeit bietet, Ihren Code viel optimierter zu machen.“

- Coverity Review, Deepti S.

Was Benutzer nicht mögen:

„Einige Plugins stürzen zufällig ab. Manchmal wird es langsam, wenn man an mehreren Dateien arbeitet, und die Syntaxhervorhebung für einige Sprachen fehlt. Abhängig von Ihrem vorherigen Arbeitsbereich kann es mit zwei Fenstern und einem Willkommens-Tab in jedem geöffnet werden, was erfordert, dass Sie beim Start viel Ballast schließen müssen.“

- Coverity Review, Mushegh D.

2. ReSharper

ReSharper ist ein Produktivitätstool, das von einzelnen .NET-Entwicklern und Teams verwendet wird, um Code auf eine überschaubare Weise zu schreiben und zu pflegen. Es übernimmt die besten Kodierungspraktiken und liefert hochwertige Anwendungen.

Was Benutzer am meisten mögen:

„ReSharper bietet eine enorme funktionale Erweiterung für Microsoft Visual Studio. Die Highlights sind Codevervollständigung, Unit-Testing, Refactoring, Formatierung, Erweiterung der bestehenden IntelliSense und Vorlagen. All dies ermöglicht es Ihnen, schneller zu programmieren und mehr Feedback zu erhalten.“

- ReSharper Review, Glenn E.

Was Benutzer nicht mögen:

„Mein Computer ist nicht so leistungsstark. Aber es ist immer noch ein durchschnittlicher Computer mit einem i5-Prozessor und einer schnellen SSD sowie einer ziemlich guten Menge an RAM. Das Aktivieren von ReSharper lässt mein Visual Studio langsam reagieren und ich bemerke manchmal eine Verzögerung.“

- ReSharper Review, Yawar A.

3. SonarQube

Ein führendes Tool zur Überprüfung der Codesicherheit und -qualität, SonarQube bietet klare Anleitungen zur Behebung für 27 Sprachen, um es Entwicklern zu erleichtern, Probleme zu verstehen und zu beheben. SonarQube integriert Ihren Arbeitsablauf und bietet das richtige Feedback.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Ich benutze SonarQube seit fast 5 Jahren. Es ist ein Open-Source-Tool, das in der Cloud oder vor Ort selbst gehostet werden kann, oder es kann in einem Docker-Container ausgeführt werden. Es wird von einer großen Community unterstützt und wird kontinuierlich in Bezug auf Funktionen und Fähigkeiten aktualisiert.“

- SonarQube Review, Pranay J.

Was Benutzer nicht mögen:

„Wir verwenden die SonarQube Enterprise-Version. Wir haben manchmal Probleme, zusätzliche Hilfe von SonarQube zu erhalten. Wenn wir die Codeabdeckung des Testfalls der Java-Sprache überprüfen müssen, müssen wir uns auf ein Drittanbieter-Plugin wie Jacoco verlassen.“

- SonarQube Review, Sachin S.

4. StyleCop

StyleCop ist ein Open-Source-Tool von Microsoft, das C#-Code auf Konformität mit einem Teil der .NET Framework Design Guidelines überprüft. Es kann innerhalb von Visual Studio verwendet oder in einen automatisierten Build-Prozess integriert werden.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Es ist ein sehr cooles Tool zur Durchführung der statischen Codeanalyse. Sie können die stilbezogenen Regeln nach Ihren Anforderungen konfigurieren, sodass, wenn jemand aus dem Team die Richtlinien nicht befolgt, er die Probleme zur Kompilierzeit überprüfen kann. Wir haben dieses Tool in mehreren Projekten verwendet und die Regeln nach den Bedürfnissen der Kunden konfiguriert. Es hilft Entwicklern, Code gemäß den Kodierungsrichtlinien zu schreiben.“

- StyleCop Review, Niraj B.

Was Benutzer nicht mögen:

„Die Zeit, um es in Visual Studios zu konfigurieren, ist etwas lang.“

- StyleCop Review, Ashish K.

5. Semmle

Semmle bietet Ihnen vollständige Sichtbarkeit für jeden Standort, jedes Projekt, jeden Entwickler, jedes Team, jeden Zeitrahmen und jede Kosten. Es macht das Management der Softwareentwicklung zugänglicher als je zuvor.

Was Benutzer am meisten mögen:

„Es gibt viele Dinge, die Semmle hat, die mein Leben erleichtern:

1. Semmle hilft, fein abgestimmte Abfragen zu schreiben, die helfen, die Codebasis auf einer so granularen Ebene zu analysieren.
2. Das Beheben von Code wird mit Semmle viel einfacher und schneller als mit anderen verfügbaren Tools!
3. Nahtlose Integration mit Code-Repositories, die hilft, Schwachstellen in einem früheren Stadium zu identifizieren.
4. Die Funktion, die es ermöglicht, IoT-Geräte zu überwachen und die Integration mit Drittanbieter-Bibliotheken ist herausragend.“

- Semmle Review, Punit S.

Was Benutzer nicht mögen:

„Aufgrund der häufigen Updates müssen wir manchmal die neue Dokumentation nachschlagen und integrieren.“

- Semmle Review, Raghav A.

Code-Schwachstellen einfach scannen

Manuelles Code-Testing ist zeitaufwändig, weniger sicher und hat die Möglichkeit von Laufzeitfehlern. Um Schwachstellen im Code zu vermeiden, kann die Verwendung automatisierter Testprozesse wie der statischen Codeanalyse sicherstellen, dass die Kodierungsstandards eingehalten werden, der Code sicher ist und Fehler schnell erkannt werden.

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