Die neue und immer beliebter werdende Programmiersprache Rust findet breite Anwendung – von kleinen Startups bis hin zu den größten Technologiekonzernen der Welt – zur Entwicklung von Betriebssystemen, Webbrowsern und anderen sicherheitskritischen Anwendungen. Für seine Doktorarbeit, in der Jung die ersten formalen Grundlagen für die Programmierung sicherer Systeme in Rust legte, erhielt er bereits mehrere international renommierte Auszeichnungen.

Ralf Jung ist Postdoktorand in der Forschungsgruppe „Grundlagen der Programmierung“ von Professor Derek Dreyer am Max-Planck-Institut für Softwaresysteme in Saarbrücken. Seit 2015 beschäftigt sich Jung mit der ursprünglich von Mozilla geförderten Programmiersprache: „Rust hat mich begeistert, weil sie eine vielversprechende Zukunft hat: Sie ist eine Programmiersprache, die präzise Kontrolle über Speichernutzung und Ressourcenzuweisung in einem System ermöglicht und gleichzeitig viele häufige Programmierfehler automatisch vermeidet“, so Ralf Jung.

Die Tragweite dieses Versprechens zeigt sich im praktischen Einsatz der Programmiersprache: Obwohl die erste stabile Version von Rust erst 2015 veröffentlicht wurde, wird die Sprache bereits von vielen großen Technologieunternehmen wie Microsoft, Google, Amazon, Dropbox und Facebook eingesetzt. In seiner Doktorarbeit liefert Ralf Jung nun den ersten formalen Beweis dafür, dass Rusts Sicherheitsversprechen tatsächlich erfüllt werden.

„Wir konnten die Sicherheit des Typsystems von Rust verifizieren und damit zeigen, wie Rust automatisch und zuverlässig ganze Klassen von Programmierfehlern vermeidet“, so Ralf Jung. Dabei ging er auch erfolgreich auf einen besonderen Aspekt der Programmiersprache ein: „Die sogenannte Typsicherheit geht einher mit der Tatsache, dass Rust dem Programmierer Einschränkungen auferlegt und nicht alles erlaubt, was er tun möchte. Manchmal ist es jedoch notwendig, eine Operation im Code zu schreiben, die Rust aufgrund seiner Typsicherheit nicht akzeptieren würde“, fährt der Informatiker fort. „Hier kommt eine Besonderheit von Rust zum Tragen: Programmierer können ihren Code als ‚unsicher‘ kennzeichnen, wenn sie etwas erreichen wollen, das den Sicherheitsvorkehrungen der Programmiersprache widerspricht. Gemeinsam mit internationalen Kooperationspartnern, darunter mein Doktorvater Derek Dreyer, haben wir ein theoretisches Rahmenwerk entwickelt, mit dem wir zeigen können, dass die Sicherheitsversprechen von Rust trotz der Möglichkeit, ‚unsicheren‘ Code zu schreiben, gültig bleiben“, erklärt Jung.

Dieser Test, RustBelt genannt, wird durch das Tool Miri ergänzt, das automatisch überprüfen kann, ob ‚unsicherer‘ Rust-Code wichtige Regeln der Rust-Spezifikation erfüllt – eine Grundvoraussetzung für die Korrektheit und Sicherheit dieses Codes. „Während RustBelt sehr erfolgreich ist, insbesondere in akademischen Kreisen, hat sich Miri in der Industrie bereits als Werkzeug zum Testen der Sicherheit von in Rust geschriebenen Programmen etabliert“, erläutert Ralf Jung.

Für seine Dissertation mit dem Titel „Understanding and Evolution of the Rust Programming Language“ erhielt Ralf Jung mehrere nationale und internationale Auszeichnungen. Jungs Arbeit wurde mit einer von zwei lobenden Erwähnungen beim Dissertationspreis der Association for Computing Machinery (ACM) ausgezeichnet. Die ACM erklärt: „Durch Jungs Führungsrolle und sein aktives Engagement in der Arbeitsgruppe für die Rust Unsafe Code Guidelines hat seine Arbeit bereits einen tiefgreifenden Einfluss auf das Design von Rust ausgeübt und wesentliche Grundlagen für dessen Zukunft gelegt.“ Der ACM Dissertation Award wird international für das gesamte Gebiet der Informatik verliehen und gilt als eine der renommiertesten Auszeichnungen für Informatikdissertationen weltweit. Er

erhielt außerdem den Doctoral Dissertation Award der European Joint Conferences on Theory & Practice of Software (ETAPS), eine der wichtigsten Auszeichnungen im Bereich der Softwarewissenschaft in Europa. Darüber hinaus wurde ihm die Otto-Hahn-Medaille der Max-Planck-Gesellschaft verliehen, die jährlich für besonders herausragende wissenschaftliche Leistungen im Zusammenhang mit einer Dissertation vergeben wird.

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