Abo
  • IT-Karriere:

Crema: Eine Programmiersprache ohne Turing-Vollständigkeit

Um Sicherheitsprobleme zu vermeiden, versucht die Programmiersprache Crema, viele problematische Dinge nicht zuzulassen. Crema verzichtet dabei bewusst auf die sogenannte Turing-Vollständigkeit, um die Analyse des Codes zu erleichtern.

Artikel veröffentlicht am , Hanno Böck
Die Programmiersprache Crema verzichtet bewusst auf die sogenannte Turing-Vollständigkeit.
Die Programmiersprache Crema verzichtet bewusst auf die sogenannte Turing-Vollständigkeit. (Bild: Screenshot Golem.de)

Crema ist eine Programmiersprache, die viele Dinge nicht kann, die in anderen Programmiersprachen selbstverständlich sind. Was zunächst nicht gerade attraktiv klingt, hat seine Gründe: Crema verzichtet auf bestimmte Features, um dabei möglichst sicher zu sein und die formale Analyse des Codes zu erleichtern. Auf der Konferenz Bsides Las Vegas stellte der IT-Sicherheitsforscher Jacob Torrey Crema vor.

Stellenmarkt
  1. Vodafone GmbH, Düsseldorf
  2. Newsfactory GmbH, Augsburg

Bei Crema handelt es sich um eine Programmiersprache, die nicht Turing-vollständig ist. Die Turing-Vollständigkeit ist ein Konzept aus der theoretischen Informatik und bezieht sich auf das Modell einer Turingmaschine. Praktisch alle gewöhnlichen Programmiersprachen sind Turing-vollständig. Das bedeutet, dass sich - mit der Einschränkung von Speicherverbrauch und Geschwindigkeit - diese Programmiersprachen alle gegenseitig emulieren können.

Halteproblem macht formale Analyse unmöglich

Das Problem: Ein Programm in einer Turing-vollständigen Sprache formal zu analysieren, ist in vielen Fällen unmöglich. Dafür sorgt das sogenannte Halteproblem. Es ist eines der fundamentalen Grundprinzipien der theoretischen Informatik. Demnach lässt sich durch ein anderes Programm nicht zuverlässig entscheiden, ob ein in einer Turing-vollständigen Sprache geschriebenes Programm jemals enden wird. Formale Verifikationssysteme - Torrey erwähnt etwa das Tool KLEE - sind damit grundsätzlich nicht in der Lage, ein in einer Turing-vollständigen Sprache geschriebenes Programm komplett auf bestimmte Fehler zu prüfen.

Konkret bedeutet das, dass in der Programmiersprache Crema endlos laufende Schleifen oder unbeschränkte Rekursionen nicht möglich sind. Crema ist damit für bestimmte Anwendungsfälle nicht geeignet, beispielsweise für Serverdienste, die dauerhaft laufen und auf Verbindungen warten. Auch für Programme mit Benutzerinterface ist Crema generell nicht geeignet. Gedacht ist die Programmiersprache vor allem zur Entwicklung von Parsern für Protokolle und Dateiformate. Gerade hier finden sich meist auch sehr viele Sicherheitslücken - mit fehlerhaften Eingabedaten können Angreifer häufig das Verhalten eines Programms unerwünscht kontrollieren.

Modell der Walther-Rekursion

Crema basiert dabei auf einem theoretischen Modell, in dem sich das Programm immer in einem bestimmten Zustand befindet, aber niemals zu einem früheren Zustand zurückkehren kann. Schleifen sind zwar möglich, sie werden aber - zumindest im Modell - in Abhängigkeit der Eingabedaten als separate Codepfade modelliert. Crema folgt dabei einem Konzept namens Walther-Rekursion, ein Modell, das der Darmstädter Informatik-Professor Christoph Walther in den frühen 90ern an der Technischen Universität Darmstadt entwickelt hat.

Crema ist nicht der erste Versuch, eine Programmiersprache ohne Turing-Vollständigkeit zu implementieren. Doch laut Torrey waren die meisten derartigen Versuche bisher äußerst kompliziert zu nutzen und daher für Programmierer unattraktiv. Crema hat Ähnlichkeit mit C und soll möglichst einfach nutzbar sein. Codebeispiele findet man im Wiki von Crema.

Quellcode unter freier Lizenz

Ein wissenschaftliches Hintergrundpaper zu Crema hat Torrey zusammen mit Mark Bridgman im Mai auf dem Langsec-Workshop der IEEE veröffentlicht. Crema nutzt das LLVM-Compiler-Framework und ist selbst in C++ geschrieben. Der Quellcode steht als freie Software unter der MIT-Lizenz auf Github zur Verfügung.



Anzeige
Spiele-Angebote
  1. 2,80€
  2. 3,99€
  3. 34,99€
  4. 4,99€

irata 05. Aug 2015

Soweit schon richtig. Nur Planeten zur Explosion bringen kann man damit nicht. Dafür...

hw75 05. Aug 2015

Der gravierende Unterschied besteht darin, dass nur for-Schleifen möglich sind, aber...

hw75 05. Aug 2015

Der Vorteil ist doch klar beschrieben: man kann ein solches Programm dann vollständig...


Folgen Sie uns
       


Fairphone 3 - Fazit

Behebt das Fairphone 3 die Mängel der Vorgänger? Wir haben es getestet.

Fairphone 3 - Fazit Video aufrufen
Apple TV+: Apples Videostreamingdienst ist nicht konkurrenzfähig
Apple TV+
Apples Videostreamingdienst ist nicht konkurrenzfähig

Bei so einem mickrigen Angebot hilft auch ein mickriger Preis nicht: Apples Streamingdienst hat der Konkurrenz von Netflix, Amazon und bald Disney nichts entgegenzusetzen - und das wird sich auf Jahre nicht ändern.
Eine Analyse von Ingo Pakalski

  1. Apple TV+ Disney-Chef tritt aus Apple-Verwaltungsrat zurück
  2. Apple TV+ Apples Streamingangebot kostet 4,99 Euro im Monat
  3. Videostreaming Apple TV+ startet mit fünf Serien für 10 US-Dollar monatlich

Dick Pics: Penis oder kein Penis?
Dick Pics
Penis oder kein Penis?

Eine Studentin arbeitet an einer Software, die automatisch Bilder von Penissen aus Direktnachrichten filtert. Wer mithelfen will, kann ihr Testobjekte schicken.
Ein Bericht von Fabian A. Scherschel

  1. Medienbericht US-Regierung will soziale Netzwerke stärker überwachen
  2. Soziales Netzwerk Openbook heißt jetzt Okuna
  3. EU-Wahl Spitzenkandidat Manfred Weber für Klarnamenpflicht im Netz

TVs, Konsolen und HDMI 2.1: Wann wir mit 8K rechnen können
TVs, Konsolen und HDMI 2.1
Wann wir mit 8K rechnen können

Ifa 2019 Die Ifa 2019 ist bezüglich 8K nüchtern. Wird die hohe Auflösung wie 4K fast eine Dekade lang eine Nische bleiben? Oder bringen kommende Spielekonsolen und Anschlussstandards die Auflösung schneller als gedacht?
Eine Analyse von Oliver Nickel

  1. Kameras und Fernseher Ein 120-Zoll-TV mit 8K reicht Sharp nicht
  2. Sony ZG9 Erste 8K-Fernseher werden bald verkauft
  3. 8K Sharp schließt sich dem Micro-Four-Thirds-System an

    •  /