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¿Qué es el análisis estático? Herramientas de análisis de código

¿Qué es el análisis estático? Herramientas de análisis de código Tiempo de leer: 7 minutos
Para incorporar calidad en su software desde el principio, utilice el análisis estático: la actividad más simple y efectiva que los ingenieros de software pueden realizar para prevenir defectos y fortalecer el código mientras acelera la entrega de aplicaciones.

Al diseñar cualquier tipo de sistema, la verificación de defectos y la corrección de errores temprano (y con frecuencia) permite a los equipos reducir significativamente la cantidad de trabajo posterior agregado al proyecto, y es un método infalible para evitar múltiples dolores de cabeza en el camino.

En el desarrollo de software, en lugar de diseñar un mejor software en primer lugar, es tentador caer en una trampa común y probar y simplemente probar la calidad en el proyecto de software (generalmente al final). Pero es importante evitar la tentación de seguir un enfoque de este tipo, que se basa en pruebas unitarias o funcionales para probar la calidad del producto. Para incorporar más calidad en el software desde el principio, el desarrollador puede tomar el control empleando análisis estático, la actividad más simple y efectiva que los ingenieros de software pueden realizar para prevenir defectos y fortalecer el código mientras se acelera la entrega de aplicaciones.

¿Qué es el análisis de código estático?

El análisis de código estático (o análisis estático) es una actividad de prueba de software en el desarrollo de software, en la que el código fuente se analiza en busca de construcciones que se sabe que están asociadas con errores de software o vulnerabilidades de seguridad. Cuando se detecta una construcción de alto riesgo, la herramienta de análisis estático informa una infracción para que el desarrollador la vea y corrija.

Antes de revisar algunos de los principales beneficios del análisis estático, repasemos los diferentes tipos de análisis estático y las diferencias entre ellos.

Guía gratuita: Introducción al análisis estático

Hay algunos tipos principales de análisis estático, cada uno con sus propias fortalezas y debilidades. Los términos para cada uno se encuentran a continuación.

Análisis estático basado en patrones

En su forma más simple, una herramienta de análisis estático escanea el código fuente y lo compara con uno o más conjuntos de reglas. Por ejemplo, los ingenieros a veces cometen el error de usar la cadena "\ 0" cuando el carácter nulo "\ 0" está realmente previsto. Este error puede provocar daños en la memoria y hacer que el programa se bloquee o haga otras cosas desagradables. Una herramienta de análisis estático busca estos patrones en el código y los informa como posibles errores. Este tipo de análisis estático se conoce como análisis estático basado en patrones. Algunos patrones son correctores de sintaxis simples, similares a los correctores ortográficos al escribir. Otros patrones pueden ser mucho más sofisticados, analizando y detectando patrones completos asociados con problemas sutiles. Este tipo de análisis estático casi nunca adolece de falsos positivos.

Estándares modernos de ingeniería de software como Asociación de confiabilidad de software de la industria del motor (MISRA) y Combatiente de ataque conjunto (JSF) se basan en la idea de que ciertas construcciones deben evitarse en el código que es crítico para la seguridad, debido a la posibilidad de que el código en tales sistemas tenga problemas.

Al proporcionar alternativas "más seguras" a las instalaciones "inseguras", se evitan los problemas conocidos con características de bajo nivel. En esencia, los programas están escritos en un subconjunto "más seguro" de un superconjunto.

Desde Estándares de codificación C ++ de vehículos aéreos de combate de ataque conjunto - Introducción

Análisis de flujo

El análisis de flujo, a veces llamado análisis de flujo de control o de flujo de datos, es algo diferente. Este tipo de análisis de código comprueba las construcciones problemáticas frente a un conjunto de reglas, al tiempo que simula rutas de decisión para profundizar en la aplicación y eliminar defectos difíciles de encontrar, como desreferencias de puntero nulo, desbordamientos de búfer y defectos de seguridad como contaminados. datos. El análisis de flujo es excelente porque puede encontrar errores reales, pero una cierta cantidad de falsos positivos siempre son parte de este método.

Tipos de análisis adicionales

Existen otros tipos de análisis estático que logran distintos tipos de objetivos. Por ejemplo, las herramientas de análisis de métricas miden las características del código, como las líneas de código y la complejidad. Las herramientas de análisis de cobertura realizan un seguimiento de las pruebas unitarias y de aplicaciones para permitir una mejor comprensión de qué tan bien se prueba el código. Cuando se usan juntos como parte de un pruebas de desarrollo proceso, estos tipos de análisis proporcionan una visibilidad significativa de la seguridad, protección y confiabilidad de la aplicación.

Riesgos de no ejecutar un análisis estático

El estado del software es cada vez más complejo. Hoy, por ejemplo, el automóvil promedio puede contener más de 1,000 MCU de ejecución de código y hasta 100 millones de líneas de código. Esa gran superficie electrónica, especialmente en aplicaciones críticas para la seguridad, como la automoción, los dispositivos médicos o la aviónica, exige un enfoque de ingeniería riguroso para el software con el fin de abordar el código libre de defectos.

La buena noticia es que organizaciones como OWASP, CERT, MITRA están comprometidos con la investigación y publicación de las mejores prácticas de programación para ayudar a los ingenieros de software a tener éxito en sus proyectos de software. También existen organizaciones de estándares específicas de la industria (como MISRA, centrándose en sistemas de software automotriz), que publican las mejores prácticas que a menudo son requeridas por los organismos reguladores. Estas mejores prácticas se pueden codificar en herramientas de análisis estático como reglas, que puede elegir implementar como parte de la política de su organización para que las sigan los desarrolladores.

Es fundamental utilizar una herramienta de análisis estático que pueda implementar estos estándares de programación mientras se integra con su proceso de desarrollo. Desde una perspectiva empresarial, no verificar su trabajo con al menos una herramienta de análisis estático aumenta significativamente el riesgo de implementar o lanzar sus aplicaciones. Los defectos pueden generar código explotable que los piratas informáticos malintencionados pueden utilizar para bloquear el sistema, exponer datos confidenciales, etc. En el caso de software crítico para la seguridad, las consecuencias de las vulnerabilidades del software pueden ser mucho más graves.

Beneficios del análisis estático automatizado

La ejecución de análisis estáticos en el escritorio proporcionará algunos beneficios y puede funcionar para equipos o proyectos pequeños; sin embargo, en organizaciones grandes, el análisis estático también debe automatizarse como parte de las compilaciones nocturnas y la integración continua. Cuando se implementa como parte integral del proceso de desarrollo, analizar su código con análisis estático proporciona una serie de beneficios, incluidos los siguientes:

Ciclo de desarrollo más rápido

La ejecución constante de análisis estáticos desde las primeras etapas del proyecto le permite encontrar y corregir defectos sistémicos cuando el costo de reparación es el más bajo. El proceso puede llevar inicialmente más tiempo que desarrollar rápidamente el software sin ejecutar un análisis, pero las ganancias en eficiencia se vuelven exponenciales durante el ciclo de vida del desarrollo. Recuerde que algunos de los errores más peligrosos pueden ser difíciles de abordar al final del ciclo, por lo que encontrarlos temprano es crucial.

Las buenas herramientas de análisis estático también incluyen documentación descriptiva sobre el estándar de programación que se está implementando, lo que amplía el conocimiento de programación y el desarrollo profesional de los ingenieros de software. Con el tiempo, el cumplimiento de estos estándares mejora la calidad promedio del código al mejorar a los programadores a través de una retroalimentación constante. Si su herramienta de análisis estático tiene un ecosistema más amplio que puede priorizar automáticamente las tareas de corrección de defectos, entonces podrá entregar el software aún más rápido.

Tasa de defectos más baja

El análisis estático le ayuda a encontrar y corregir defectos de forma temprana, lo que puede prevenir la recurrencia de defectos sistémicos en el futuro. Con una política de detección temprana, puede implementar más fácilmente una política de prevención de defectos, que reduce la tasa de defectos durante el ciclo de vida del desarrollo. (Enchufe desvergonzado: Parasoft C / C ++test, que no solo informa violaciones de análisis estático, sino que también se integra con un software increíblemente sofisticado. plataforma analítica, puede brindarle una comprensión más amplia de todas las instancias del defecto informado y su impacto general en la calidad de su base de código).

Mejora Contínua

El término DevOps se utiliza a menudo para describir una colección de prácticas que facilitan la colaboración y la comunicación entre departamentos necesarias para ayudar a las organizaciones a optimizar y acelerar sus procesos de desarrollo y entrega. Al compartir conocimientos y tareas entre departamentos, las organizaciones crean un proceso eficiente para acelerar el SDLC mientras mejoran los procesos de calidad.

Sin embargo, para que este enfoque sea efectivo, se debe implementar un circuito de retroalimentación automatizado que permita la aplicación consistente de políticas de calidad a medida que los requisitos progresan desde la creación hasta la producción.

Cómo elegir una herramienta de análisis estático moderna

El análisis estático automatizado no es solo el mecanismo para el ciclo de retroalimentación, sino que también genera los datos que otros departamentos necesitan para acceder y colaborar de manera efectiva bajo el modelo DevOps. Especialmente cuando se usa con pruebas unitarias y de regresión, el análisis estático cumple algunas funciones, que incluyen:

  • Asegurar la calidad del código
  • Proporcionar los macrodatos necesarios para mejorar el proceso de desarrollo.
  • Facilitar las maquinaciones del ciclo de retroalimentación automatizado de DevOps

Como resultado, el análisis estático se convierte en un agente de mejora continua y automatizada de procesos. Proporciona una forma para que los desarrolladores comprendan y examinen un error detectado durante el lanzamiento, o para que QA determine si existe una manera de fortalecer el código y eliminar la posibilidad de que estos defectos ocurran en el futuro.

Acerca de la solución de análisis estático de Parasoft

Hay varias herramientas de análisis estático en el mercado, que van desde utilidades de código abierto hasta conjuntos de pruebas de desarrollo completos. La solución de prueba de software de Parasoft proporciona una plataforma integrada para automatizar una amplia gama de prácticas de calidad de software para múltiples lenguajes de codificación, al tiempo que proporciona informes completos y significativos y la opción de análisis inteligente, impulsado por Parasoft DTP.

Para C y C ++, además de una gama completa de capacidades de análisis de código estático y más de 2,200 reglas (la mayor cantidad de cualquier herramienta en el mercado, basada en implementaciones de MISRA, MISRA C ++, FDA, Scott Meyers 'Effective C ++, Effective STL, y otras fuentes establecidas), Parasoft C / C ++test proporciona una solución unificada para sus prácticas de pruebas de desarrollo. Genera y ejecuta pruebas unitarias; permite varios tipos de cobertura de código, incluyendo línea, declaración, bloque, ruta, decisión (rama), condición simple y cobertura MC / DC; proporciona análisis de tiempo de ejecución y viene con un kit de calificación de herramientas para cumplir con los estándares de seguridad funcional.

Parasoft también tiene soporte completo de análisis de código estático para el lenguaje Java, con Parasoft Jtesty para el lenguaje .NET, con Parasoft dotTEST. Al igual que con C y C ++, estas son soluciones totalmente integradas que brindan más que un análisis estático, por lo que obtiene una solución integral para brindar eficiencia y facilidad a las pruebas de software. Un usuario puede analizar el código con el análisis estático de Parasoft en el escritorio y también integrarlo en sus compilaciones automatizadas para permitirle prevenir defectos de forma continua y automática.

Para obtener flujos de trabajo automatizados que mejoren la colaboración y la eficiencia, estos motores de análisis estático se integran con Parasoft DTP, que proporciona flujos de trabajo para integrar la calidad en su SDLC, para que pueda definir su política de desarrollo y luego hacer cumplir automáticamente los requisitos no funcionales. Por ejemplo, el análisis estático se ejecuta automáticamente durante la compilación, las infracciones se informan a DTP, donde se procesan, y los resultados se envían al IDE del ingeniero para verlos y corregirlos.

DTP también realiza análisis inteligentes, que permiten que estos flujos de trabajo evalúen automáticamente la calidad y el riesgo de su desarrollo de software. Por ejemplo, DTP puede buscar problemas sistémicos asociados con el proceso de programación o correlacionar una violación severa en el código producido por un ingeniero junior con un conjunto de pruebas unitarias e información de cobertura para determinar cuánto riesgo está asociado con el módulo. Si la correlación apunta a un nivel de riesgo por encima de un umbral específico, entonces la infracción puede desencadenar un flujo de trabajo de mejora continua del proceso específico que implica la revisión del código de pares y análisis adicional, además de las tareas normales de corrección de defectos.

Conclusión

El análisis de código estático es una parte importante para garantizar que las aplicaciones funcionen como se espera. No solo mejora la velocidad general del equipo de desarrollo, sino que también reduce los riesgos asociados con la publicación de software potencialmente peligroso. Si bien algún análisis siempre es mejor que ningún análisis, el análisis estático debe integrarse en una infraestructura de prueba de software más grande para maximizar la efectividad de la práctica. Parasoft ofrece un conjunto de pruebas y análisis de código de nivel empresarial en C / C ++ test, Jtest y dotTEST, así como un sistema avanzado de análisis y generación de informes en DTP. La combinación de estas tecnologías permite a los equipos de ingeniería de software acelerar la entrega de software y, al mismo tiempo, garantizar que sus aplicaciones funcionen como se espera.

Vea la solución de análisis de código estático más completa para el software C y C ++ en acción.
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Escrito por

Arthur Hicken

Arthur ha estado involucrado en seguridad de software y automatización de pruebas en Parasoft durante más de 25 años, ayudando a investigar nuevos métodos y técnicas (incluidas 5 patentes) mientras ayuda a los clientes a mejorar sus prácticas de software.

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