Neue Programmierspache

Was Entscheider zur Rust Programmiersprache wissen müssen

Ampere Plattform
Renault setzt für die eigene SDV-Plattform die relativ neue Programmiersprache Rust ein.

Sicherheit, Geschwindigkeit, weniger Fehler: Rust gewinnt im Automotive-Umfeld an Bedeutung. Dieser Artikel erklärt, welche Akteure Rust bereits einsetzen, welche Vorteile die Sprache bietet, wo noch Hürden bestehen und wie der Einstieg realistisch gelingt.

In softwaredefinierten Fahrzeugen verlagert sich die funktionale Hoheit zunehmend auf die Software, während die Hardware mehr und mehr zur austauschbaren Ausführungsplattform wird. „Eines der Versprechen von SDVs besteht hauptsächlich darin, Updates sehr schnell, überall im Fahrzeug ausliefern zu können, und den Datenfluss zwischen allen Teilen des Fahrzeugs frei zu gestalten, um die Entwicklung neuer datenorientierter Funktionen zu erleichtern“, stellt Frédéric Ameye fest, Cybersecurity & Embedded Systems Expert bei Ampere, der Elektromobilitätsmarke des Renault-Konzerns. Das gehe mit sehr strengen Anforderungen an funktionale Sicherheit und Cybersecurity einher. Gleichzeitig stehen Entwicklungsorganisationen unter wachsendem Zeitdruck: Während die Entwicklungszyklen von Steuergeräten traditionell länger sind als bei klassischen Softwareanwendungen, verlangt der Markt nach kürzeren Release-Zeiten – bei zugleich weiter steigenden Sicherheitsanforderungen.

Hinzu kommt, dass sich Fehler umso kostspieliger auswirken, je später sie im Produktentwicklungszyklus erkannt werden. Um Risiken frühzeitig zu minimieren und die Softwarequalität abzusichern, setzen Hersteller daher auf verbindliche Entwicklungsrichtlinien, sicherheitsorientierte Toolchains sowie statische und dynamische Analyseverfahren, ergänzt durch umfangreiche Prüf- und Freigabeprozesse. Diese Maßnahmen erhöhen jedoch nicht nur die Robustheit der Software, sondern auch die Komplexität und den Aufwand der Entwicklung. In diesem Spannungsfeld rückt die Programmiersprache Rust zunehmend in den Fokus.

Die Programmiersprache Rust: Woher kommt sie?

Rust ist eine Multiparadigmen-Programmiersprache, für die Sicherheit, Gleichzeitigkeit und Performance vorrangig sind. Entstanden ist sie nicht in einem Forschungslabor, sondern aus einem konkreten Praxisproblem. Der kanadische Softwareentwickler Graydon Hoare arbeitete Mitte der 2000er-Jahre mit C++ an komplexen Systemen und stieß dabei immer wieder auf bekannte Schwachstellen: fehleranfällige Speicherzugriffe, schwer kontrollierbare Nebenwirkungen und Sicherheitsrisiken, die sich häufig erst spät im Entwicklungsprozess zeigten. 2006 begann Hoare daher in seiner Freizeit mit der Entwicklung einer eigenen Programmiersprache, die die Leistungsfähigkeit klassischer Systemsprachen mit einem höheren Maß an Sicherheit verbinden sollte.

2009 wurde Mozilla auf das Projekt aufmerksam und stellte Ressourcen für die Weiterentwicklung bereit. Aus dem ursprünglich privaten Projekt entwickelte sich so schrittweise eine industrielle Programmiersprache mit klarem Fokus auf Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit. Heute wird Rust von der unabhängigen Rust Foundation getragen und von einer internationalen Open-Source-Community kontinuierlich weiterentwickelt. Die Sprache hat sich insbesondere in Bereichen etabliert, in denen klassische C- oder C++-Ansätze an ihre Grenzen stoßen, etwa bei sicherheitskritischer Systemsoftware oder Embedded-Anwendungen. Ihre Entstehungsgeschichte prägt Rust bis heute: Die Sprache zielt darauf ab, Fehler möglichst frühzeitig im Entwicklungsprozess zu vermeiden, statt sie erst im Betrieb zu korrigieren. Damit schließt sich der Kreis zur aktuellen Entwicklung softwaredefinierter Fahrzeuge.

Welche Vorteile bietet Rust in bestehenden Automotive-Projekten?

Aus Sicht von Stefan Nürnberger, Co-Founder und CEO von Veecle, stellt Rust einen Quantensprung dar. Bei der Gründung des Startups entschied man sich bewusst, das Risiko einzugehen und auf die vergleichsweise junge Sprache zu setzen. Man habe Pionierarbeit geleistet, um Rust im sicherheitskritischen Umfeld des Fahrzeugs robust nutzbar zu machen, sagt Nürnberger. „Die Vorreiter waren Volvo und Hyundai, Kia, Genesis und Renault – sie haben als interne Vorgabe eingeführt, dass Neues bevorzugt in Rust entwickelt werden soll.“

Zu den zentralen Vorteilen zählt für Nürnberger die deutlich geringere Fehleranfälligkeit. Der Zeitgewinn durch kürzere Fehlersuche liege bei etwa dem Faktor zwei. Zudem lasse sich sicherstellen, dass Fahrzeuge ausschließlich vom Hersteller freigegebene Over-the-Air-Updates erhalten; das Risiko von Hintertüren nehme deutlich ab. Darüber hinaus ermögliche Rust eine stärkere Abstraktion von Hardware und Betriebssystem. Bereits entwickelter Code könne so später auch auf noch unbekannter Hardware weiterverwendet werden – ein Vorteil mit Blick auf die stark verkürzten Entwicklungszyklen, insbesondere chinesischer OEMs.

Auch bei Ampere wurde Rust gezielt eingesetzt, um neue Freiheitsgrade in der Softwareentwicklung zu gewinnen. Die SDV-Plattform entstand in Partnerschaft mit Google und Qualcomm. „Wir konnten einige Neuentwicklungen von Grund auf beginnen, in Form eines Frameworks, das als Rückgrat all unserer Apps dienen sollte“, berichtet Ameye. Mehr als 200 Entwickler wurden dafür auf Rust geschult. Die klare Entscheidung für die neue Programmiersprache habe dazu beigetragen, die Markteinführungszeit schrittweise zu verkürzen und zugleich die Zufriedenheit der Entwickler zu erhöhen. „Normalerweise muss man sich zwischen Sicherheit und Zuverlässigkeit, Performance oder Benutzerfreundlichkeit entscheiden. Mit Rust bekommt man alle drei“, lobt auch Ameye.

Konkret setzt Ampere Rust vor allem dort ein, wo hoher Performancebedarf oder besonderer Entwicklungsspielraum besteht oder Sicherheitsaspekte eine zentrale Rolle spielen. Dazu zählen kryptographische Operationen, internet-gerichteter Code sowie kritischer Firmware-Update-Code. Rust wurde dabei gezielt mit bestehenden C- und C++-Codebasen sowie modellbasiert generiertem Code kombiniert. „So konnten wir die Vorteile der neuen Technologie nutzen, während bewährter, qualifizierter Code weiterhin funktionierte“, erklärt Ameye. Partner berichteten im Zuge dessen von bis zu 20 Prozent geringeren Kosten aufgrund gesteigerter Produktivität. Zudem ließen sich rund 70 Prozent typischer Fehler eliminieren, wodurch mehr Zeit für die gezielte Absicherung der verbleibenden Risiken blieb.

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Wie kann GenAI die Einführung von Rust unterstützen?

Die strategische Entscheidung für die neue Programmiersprache müsse auf Managementebene getroffen werden, meint Stefan Nürnberger. Ein Roadblock sei derzeit, dass noch nicht so viele Entwickler die Sprache beherrschen. Hier setzten aufgrund des Innovationsdrucks viele OEMs derzeit auf die Zusammenarbeit mit Startups. Doch mit der Nutzung von Large Language Models könnte sich diese Lücke bald schneller schließen. Dafür reichert das Startup seinen Stack mit fahrzeugspezifischem Kontext an, um die Ergebnisse der KI zu verbessern.

„Meiner Meinung nach ist es richtig, jetzt viel Vorarbeit zu leisten, damit die Entwickler leichter Software-definierte Funktionen schaffen können“, stellt der CEO fest. Als Beispiel aus der Praxis nennt Nürnberger eine Funktion, mit der ein Kunde für einen Wischblätterwechsel sehr einfach seinen Scheibenwischer per App in die Service-Position fahren kann. „Auf Basis des Sprachmodells kann funktionierender Code dafür innerhalb von 10 Minuten erzeugt werden. Bisher würde man mit einem 20-köpfigen Team neun Monate entwickeln, bis man die Perfektion erreicht hat“, so Nürnberger.

Wo hat Rust noch Probleme?

Trotz der Fortschritte bestehen weiterhin Herausforderungen. Ameye verweist unter anderem auf das Fehlen eines stabilen Application Binary Interface (ABI), wodurch häufig weiterhin C-Schnittstellen notwendig sind. Für kommende Fahrzeuggenerationen plant Ampere den Einsatz von Rust in sicherheitskritischen Kontexten bis ASIL B, etwa zur Unterstützung fortgeschrittener Fahrerassistenzfunktionen. In diesen Bereichen ist hochkomplexer Code erforderlich, etwa zur Fusion von Kamera- und Radardaten, der zugleich funktional sicher sein muss.

„In diesem Bereich muss die Branche noch viel Arbeit leisten, um die ISO-26262-Prozesse an die Rust-Entwicklung anzupassen“, sagt Ameye. Auch wenn es für ASIL B keine grundsätzlichen technischen Hürden gebe, müssten Programmierleitlinien, Tool-Nutzung und Entwicklungspraktiken weiterentwickelt werden. Für ASIL D seien perspektivisch weiterhin technische Einschränkungen zu erwarten. Ameye empfiehlt, die Arbeit des Safety-Critical Consortium der Rust Foundation aufmerksam zu verfolgen.

Zudem müsse Rust stärker in die Lieferketten integriert werden. Viele Komponenten von Zulieferern seien hochkritisch für die Sicherheit der Plattformen. Gerade in Bereichen wie SoC-Firmware, Hypervisor-Treibern oder Konnektivitäts-Stacks könne Rust jedoch dazu beitragen, die Systemkomplexität zu reduzieren und die Resilienz gegenüber Cyberangriffen zu erhöhen.

Wo Rust heute sinnvoll einsetzbar ist – und wo nicht

Die bisherigen Erfahrungen aus der Industrie zeigen, dass Rust vor allem dort seine Stärken ausspielt, wo neue Softwarekomponenten entstehen oder bestehende Architekturen gezielt erweitert werden. Ameye beschreibt, dass Ampere Rust bewusst in neuen Modulen einsetzt, insbesondere dort, wo neue Sicherheitsanforderungen adressiert werden oder zusätzlicher Entwicklungsspielraum benötigt wird. Daraus lässt sich ableiten, dass Rust insbesondere für Neuentwicklungen und Plattformansätze geeignet ist.

Gleichzeitig ist Rust nicht als vollständiger Ersatz bestehender Softwarelandschaften gedacht. Qualifizierter Legacy-Code bleibt ein zentraler Bestandteil der Fahrzeugentwicklung und wird gezielt ergänzt. Auch Nürnberger verweist auf diese Logik, wenn er beschreibt, dass OEMs intern vorgeben, neue Funktionen bevorzugt in Rust zu entwickeln. Rust ist damit kein Werkzeug zur nachträglichen Modernisierung bestehender Architekturen, sondern ein strategisches Instrument für kontrollierte Weiterentwicklung.

Was Sie beim Einstieg in Rust beachten sollten

Die Einführung von Rust ist weniger eine technische Detailentscheidung als eine strategische Weichenstellung. Sie erfordert klare Priorisierung, langfristige Planung und Rückendeckung durch das Management. Neue Denk- und Arbeitsweisen lassen sich nicht isoliert einführen, sondern müssen in bestehende Entwicklungsprozesse integriert werden. Das Beispiel Ampere zeigt zudem, dass Kompetenzaufbau ein zentraler Erfolgsfaktor ist. Mehr als 200 Entwickler wurden gezielt geschult – ein Hinweis darauf, dass Produktivitätsgewinne das Ergebnis bewusster Investitionen sind und nicht sofort eintreten. Ergänzend setzen viele OEMs auf Kooperationen mit spezialisierten Partnern, um fehlende Erfahrung auszugleichen.

Entscheidend ist dabei ein schrittweises Vorgehen. Rust wird nicht flächendeckend eingeführt, sondern dort, wo neue Funktionen entstehen und bestehende Strukturen sinnvoll ergänzt werden können. Der Einstieg gelingt somit dort, wo Organisation, Prozesse und Technologie gemeinsam weiterentwickelt werden – und wo Rust als strategisches Werkzeug verstanden wird, nicht als schneller Ersatz bestehender Lösungen.