Verifikation vs. Validierung beim Softwaretest: Kennen Sie die Grundlagen

Inhaltsverzeichnis

Bei der Softwareprüfung stellen Verifikation und Validierung essenzielle Prozesse dar, um sicherzustellen, dass ein Softwaresystem seine vorgesehene Funktion erfüllt und den definierten Spezifikationen entspricht.

Diese beiden Konzepte, oft zusammenfassend als Softwarequalitätskontrolle bezeichnet, sind zentrale Instrumente, die von Softwaretestern während des gesamten Softwareentwicklungszyklus verwendet werden. Obwohl sie sich ähneln, weisen sie doch signifikante Unterschiede in ihrer Analysemethodik auf.

Verifikation zielt darauf ab, die Qualität der Software zu beurteilen, während die Validierung die Kundenanforderungen anhand der tatsächlichen Softwarefunktionalität überprüft. Typischerweise folgt die Validierung auf die Verifizierung und wird gegen Ende des Entwicklungszyklus durchgeführt.

In der Welt des Softwaretestings existiert oft Verwirrung bezüglich dieser Begriffe. Wenn Ihre Arbeit im Bereich der Softwaretests liegt oder Sie einfach nur neugierig sind, ist es unerlässlich, die feinen Unterschiede zwischen diesen beiden Konzepten zu verstehen.

Im weiteren Verlauf dieses Artikels werden wir die Bedeutung von Verifizierung und Validierung, deren jeweilige Vorteile und weitere wichtige Aspekte detailliert untersuchen. Abschließend werden wir die Unterscheidungsmerkmale dieser Begriffe in einer übersichtlichen Tabelle zusammenfassen.

Legen wir los!

Was bedeutet Verifizierung?

Die Verifizierung ist ein Prozess, der die Software während des Entwicklungsprozesses eingehend prüft. Dabei werden Meetings, Inspektionen, Walk-Throughs und Reviews durchgeführt, um Pläne, Quellcodes, Dokumente, Spezifikationen und Anforderungen genau zu bewerten.

In Fachkreisen wird die Verifizierung als Prozess definiert, bei dem die Softwareanwendung analysiert wird, um zu bestätigen, ob sie den gestellten Anforderungen gerecht wird und die Erwartungen der Kunden oder Endnutzer erfüllen kann.

Das Hauptziel der Verifizierung ist die Sicherstellung der Qualität, der Architektur, des Designs und anderer entscheidender Aspekte von Softwareanwendungen. Während der Verifizierung dienen Spezifikationen als grundlegende Eingabe für den Entwicklungsprozess der Anwendung. Der Code wird dann unter Bezugnahme auf diese spezifikationsgetreuen Dokumente geschrieben.

Die Methoden der Verifizierung variieren je nach Umfang und Komplexität der Anwendung. Softwaretester greifen dabei auf verschiedene Ansätze zurück, manchmal auch auf mathematische Modelle und abgeleitete Berechnungen, um Prognosen über die Software zu erstellen und die zugrunde liegende Logik des Codes zu überprüfen.

Darüber hinaus wird bei der Verifizierung kontrolliert, ob das Entwicklungsteam das Produkt gemäß den vorgegebenen Vorgaben erstellt. Die Verifizierung ist also ein kontinuierlicher Prozess, der vor der Validierung beginnt und bis zur Validierung und Freigabe der Software andauert.

Der Verifizierungsprozess lässt sich in drei Phasen unterteilen:

Anforderungsüberprüfung: In dieser Phase wird überprüft, ob alle Anforderungen vollständig, korrekt und präzise formuliert sind. Das Software-Testteam prüft die Kunden- oder Geschäftsanforderungen auf Vollständigkeit und Richtigkeit, bevor die Anwendung in die Designphase eintritt.
Designverifizierung: Hier wird der Nachweis erbracht, dass die Softwareanwendung die im Designdokument festgelegten Spezifikationen erfüllt. Das Testteam prüft Prototypen, Layouts, die architektonische Gestaltung, logische Datenbankmodelle sowie Navigationsdiagramme der Anwendung, um sicherzustellen, dass die funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen erfüllt werden.
Code-Verifizierung: Hierbei wird der Code auf Richtigkeit, Konsistenz und Vollständigkeit hin überprüft. Das Softwaretestteam kontrolliert in diesem Schritt, ob die Entwicklungsprodukte wie Benutzeroberflächen, Quellcode und physische Datenbankmodelle den Designspezifikationen entsprechen.

Um das Konzept besser zu veranschaulichen, betrachten wir ein Beispiel aus dem Alltag:

Wenn Sie einen Innenarchitekten beauftragen, teilen Sie diesem zunächst Ihre Vorstellungen und Anforderungen mit. Basierend darauf erstellt das Team ein Modell, das visualisiert, wie das Endergebnis aussehen könnte. Gleichzeitig wird die Machbarkeit dieses Entwurfs geprüft und falls notwendig Anpassungen vorgenommen, um ein Ergebnis zu erzielen, das sowohl korrekt ist als auch den Wünschen des Auftraggebers entspricht.

In diesem Szenario ist das Hausmodell der Code, die Innenarchitekturteams sind die Entwickler und Tester und der Hausbesitzer ist der Kunde.

Was beinhaltet Validierung?

Validierung ist ein Prozess, der die Software anhand der Geschäfts- oder Kundenanforderungen während oder am Ende des Softwareentwicklungsprozesses bewertet. Sie dient dazu, die fertige Anwendung zu prüfen und zu bestätigen, dass sie den Erwartungen und Anforderungen der Kunden entspricht.

Die Validierung ist ein dynamischer Prozess, der eng mit dem eigentlichen Testen der Anwendung verbunden ist. Sie konzentriert sich auf das Ergebnis und betrachtet keine internen Prozesse. Im Gegensatz zur Verifizierung, die in jeder Phase des Prozesses stattfinden kann, ist die Validierung ein einmaliger Vorgang, der erst nach Abschluss der Verifizierung beginnt.

Softwareteams nutzen verschiedene Validierungsmethoden, darunter Black-Box-Tests (Funktionstests) und White-Box-Tests (nicht-funktionale Tests oder Design-/Architekturtests).

White-Box-Tests ermöglichen die Validierung der Anwendung mit Hilfe vordefinierter Dateneingaben. Tester vergleichen dabei die Ausgabewerte der Software mit den eingegebenen Werten, um zu prüfen, ob die Software die erwarteten Ergebnisse liefert.
Black-Box-Tests arbeiten mit drei Variablen: Eingabewerte, erwartete Ausgabewerte und tatsächliche Ausgabewerte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Funktionstests (Black-Box-Tests) Integrationstests, Systemtests und Komponententests umfassen, während nicht-funktionale Tests (White-Box-Tests) Benutzerakzeptanztests beinhalten.

Die Validierung stellt sicher, dass das Softwareprodukt korrekt entwickelt wurde, indem der Softwareinhalt mit den Kundenspezifikationen abgeglichen wird.

Die Validierungsprozesse umfassen folgende Schritte:

Design Review: Das Software-Testteam analysiert die Kundenanforderungen. Basierend darauf erstellt es einen Testplan, um jedes Element der Software vor der Produktionsfreigabe zu überprüfen. Entwicklungsteams erhalten eine Bestätigung über die Einsatzbereitschaft des Produkts.
Installationsüberprüfung: Das Softwaretestteam versucht, die Software gemäß dem Testplan zu installieren. Ziel ist es, die Einhaltung der Installationsprozedur und die Konformität der Systemhardware mit den Spezifikationen zu gewährleisten. Zusätzlich wird der Status der Softwarefunktionen überprüft.
Betriebsprüfung: Softwaretester unterziehen die Anwendung verschiedenen Testszenarien, um die Vollständigkeit zu beurteilen. Es wird sichergestellt, dass alle Operationen oder Funktionen wie gewünscht funktionieren.
Leistungsüberprüfung: Hier wird geprüft, ob die Softwareanwendung unter realen Bedingungen gemäß den geschäftlichen Anforderungen funktioniert. Kunden können Betatests durchführen, um sich ein Bild zu machen und die korrekte Entwicklung zu bestätigen. Die externe Perspektive kann Fehler und Mängel aufzeigen, die dem Entwicklungsteam möglicherweise entgangen sind.
Überprüfung der Produktionsbereitschaft: Nachdem alle Tests erfolgreich abgeschlossen sind, ist der Validierungsprozess beendet und das Produkt kann für die Produktionsumgebung freigegeben werden. Das Entwicklungsteam kann die Anwendung nun in die Produktionsumgebung überführen.

Sollten nach der Veröffentlichung Mängel oder Fehler auftreten, kann das Softwareentwicklungsteam über neue Updates die Probleme beheben.

Betrachten wir das vorherige Beispiel, um die Validierung besser zu verstehen:

Während der Überprüfung hilft das Team, ein vollständiges Innenausbaukonzept zu erstellen. Die Validierung hingegen ist der nächste Schritt, bei dem das Design auf seine Anwendbarkeit getestet wird. Die Validierung erfolgt, wenn das Endergebnis mit den Vorstellungen aus der Entwurfsphase übereinstimmt.

Ein anderes Beispiel: Sie möchten einen Pfannkuchen in einem bestimmten Café kaufen. Um zu überprüfen, ob es sich um den bestellten Pfannkuchen handelt, müssen Sie ihn probieren.

Verifikation vs. Validierung: Vor- und Nachteile

Vorteile der Verifizierung

Im Folgenden betrachten wir einige der Vorteile von Verifizierungstests:

Eine häufige und frühzeitige Überprüfung reduziert das Risiko von Softwarefehlern und hilft bei der Minimierung von Fehlern, die später auftreten könnten.
Stakeholder, Produktmanager und Entwickler erhalten ein besseres Verständnis der Software, indem sie den Code in jeder Phase überprüfen. So können sie vorhersagen, wie sich die Software in späteren Phasen verhalten wird.
Die Verifizierung der Software trägt dazu bei, dass die Anwendung während des gesamten Entwicklungsprozesses mit den Geschäfts- und Kundenanforderungen übereinstimmt. Das wiederum reduziert unnötige Aufgaben bei der Entwicklung.
Auch wenn nicht alle Fehler vollständig eliminiert werden können, hilft die Verifizierung den Qualitätssicherungsmitarbeitern, die möglichen Probleme einzuschätzen und eine Dokumentation zu erstellen, um diese Fehler im Bedarfsfall schnell beheben zu können.
Dies reduziert die Kosten für Nachdruck und erneute Auslieferung.
Durch die Verifizierung ist die Wahrscheinlichkeit von Systemausfällen nach der Entwicklungsphase geringer.

Vorteile der Validierung

Alle Validierungstests werden durchgeführt, um die korrekte Funktionsweise des Systems zu gewährleisten, indem seine Funktionen ausgeführt und messbare Ergebnisse verfolgt werden.

Betrachten wir die Vorteile der Validierung im Softwaretest:

Alle während der Verifizierungsphasen übersehenen Fehler lassen sich leicht erkennen.
Werden Spezifikationen als unzureichend oder fehlerhaft identifiziert, deckt die Validierung diese Schwächen auf und verhindert, dass eine fehlerhafte Software auf den Markt kommt.
Validierungstests bestätigen, dass die Software den Geschäfts- oder Kundenanforderungen, -erwartungen und -präferenzen unter verschiedenen Bedingungen, wie schwacher Batterie oder langsamer Verbindung, entspricht.
Durch diese Tests wird die Software über verschiedene Browser-, Geräte- und Betriebssystemkombinationen hinweg nutzbar. Die Validierung authentifiziert Software auf Cross-Browser-Kompatibilität.
Die Validierung trägt dazu bei, die Zuverlässigkeit der Software zu verbessern.

Verifizierung vs. Validierung: Wann werden sie eingesetzt?

Wann werden Verifizierungstests eingesetzt?

Verifizierungstests werden während jeder Phase des Entwicklungszyklus durchgeführt, bevor eine Funktion implementiert wird.

Beispielsweise bei der Hinzufügung einer Schaltfläche „Zur Wunschliste hinzufügen“ auf einer Webseite: Bevor mit der Erstellung dieser Schaltfläche begonnen wird, werden die bereits in der Ideenfindungsphase festgelegten Anforderungen durch Verifizierungstests überprüft.

Angenommen, die Dokumentation legt fest, dass die Schaltfläche blau mit magentafarbenen Buchstaben sein und nicht größer als 15 mm x 10 mm sein soll. Zudem soll der Button dauerhaft im unteren Bereich der jeweiligen Produktseite sichtbar sein. Eine weitere Schaltfläche mit derselben Funktion sollte auch unter jedem Produkt platziert sein. Vor Beginn der Arbeit müssen die Anforderungen und die Gestaltungstabelle geprüft und die entsprechenden Spezifikationen aufgelistet werden.

Kurz gesagt, Verifizierungstests werden vor und während des Entwicklungszyklus der Software eingesetzt.

Wann sind Validierungstests sinnvoll?

Der Validierungsprozess wird nach jeder abgeschlossenen Phase oder Funktion im Entwicklungszyklus durchgeführt. So werden zum Beispiel Einheitentests durchgeführt, nachdem jede Codeeinheit geschrieben wurde. Integrationstests folgen nach dem Abschluss einzelner Module und sind bereit zur Zusammenführung.

Cross-Browser-Testing ist eine wichtige Komponente der Validierung. Qualitätssicherungsteams müssen verifizieren, dass alle Funktionen, Gestaltungselemente und Funktionen in verschiedenen Browser-, Geräte- und Betriebssystemkombinationen wie erwartet dargestellt werden. Sie überprüfen beispielsweise, ob die Schaltfläche „In den Warenkorb“ in jedem Browser angezeigt wird und auf jedem Gerät korrekt funktioniert.

Softwaretester überprüfen das Produkt mit Validierungsmethoden wie White-Box-Tests (die den internen Code der Anwendung prüfen) und Black-Box-Tests (oder Verhaltenstests, die nur die externen Funktionen der Anwendungen betrachten), um sicherzustellen, dass das Ergebnis der Software korrekt ist.

Betrachten wir nun die Hauptunterschiede zwischen Verifizierung und Validierung:

Verifizierung vs. Validierung beim Softwaretesten: Unterschiede

Verifizierung: Entwickeln wir das Produkt richtig?

Validierung: Entwickeln wir das richtige Produkt, das die Anforderungen des Kunden erfüllt?

Verifikation und Validierung sind integraler Bestandteil der Softwareentwicklung. Ohne die korrekte Durchführung beider Prozesse kann ein Softwareteam kein hochwertiges Produkt entwickeln. Sie minimieren das Risiko von Produktfehlern und verbessern die Zuverlässigkeit der Software.

Die beiden Begriffe finden in verschiedenen Softwareentwicklungs- und Projektmanagementunternehmen unterschiedliche Anwendungen. Beispielsweise werden sie in der agilen Entwicklungsmethodik gleichzeitig eingesetzt, da beide in kontinuierlichen Geschäftsprozessen benötigt werden.

Die Hauptunterschiede zwischen Verifizierung und Validierung sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:

Verifizierung	Validierung
Bei der Verifizierung sind Aktivitäten wie Anforderungs-, Code- und Designverifizierung relevant.	Bei der Validierung werden der Code ausgeführt, um die Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit der Software zu testen.
Bei der Verifizierung wird die Frage beantwortet: „Entwickeln wir das richtige Produkt? Ist es konform mit den Kundenanforderungen?“.	Bei der Validierung wird sichergestellt, dass die Software den tatsächlichen Kundenanforderungen entspricht.
Es handelt sich um eine statische Überprüfung von Design, Code, Dokumenten und Programmen.	Es ist ein dynamischer Prozess zum Testen und Validieren des eigentlichen Produkts.
Die Verifizierung basiert auf der menschlichen Überprüfung von Dateien und Dokumenten.	Die Validierung basiert auf der computergestützten Ausführung des Programms.
Verifizierung ist ein Prozess auf niedriger Ebene, der vor der Validierung stattfindet.	Die Validierung ist ein allgemeinerer Prozess, der Fehler aufdeckt, die während der Verifizierung übersehen wurden.
Das Ziel ist Software- oder Anwendungsarchitektur, Anforderungsspezifikationen, komplettes Design, Datenbankdesign und High-Level-Design.	Das Ziel ist das Endprodukt, das eine Einheit, ein Modul, ein effektives Endprodukt und kombinierte Module umfasst.
Sie wird vom Qualitätssicherungsteam durchgeführt, um zu überprüfen, ob die Software gemäß den im Dokument definierten Designspezifikationen erstellt wurde.	Die Validierung wird nach Abschluss der Verifizierungsphase unter Einbeziehung des Testteams durchgeführt.
Überprüfungen, Inspektionen, Schreibtischprüfungen und exemplarische Vorgehensweisen sind die Methoden, die bei der Verifizierung verwendet werden.	Black-Box- und White-Box-Tests sind die Methoden, die bei der Validierung verwendet werden.
Verifizierung reduziert Fehler oder Mängel in der frühen Phase.	Validierung erkennt Fehler, die während der Verifizierungsphase übersehen werden.
Dieser Test hilft Ihnen vorherzusagen, ob die Eingaben den Ausgaben entsprechen werden.	Mithilfe dieser Tests können Sie vorhersagen, ob die Benutzer das Endprodukt akzeptieren werden.

Verifikation und Validierung (V&V) in den verschiedenen Phasen des Softwareentwicklungszyklus

Verifikation und Validierung finden in jeder Phase des Entwicklungsprozesses statt. Betrachten wir diese im Detail:

Die Planungsphase umfasst die Vertragsprüfung, die Bewertung des Konzeptdokuments und die Durchführung einer Risikoanalyse.
Die Anforderungsphase beinhaltet die Bewertung der Softwareanforderungen und Schnittstellen sowie die Erstellung eines Akzeptanz- und Systemtestplans.
Die Designphase umfasst die Bewertung des Softwaredesigns und der Schnittstellen sowie die Erstellung des Integrationsplans, des Testdesigns und des Komponententestplans.
In der Implementierungsphase werden Quellcode und Dokumente bewertet, Testfälle und Prozeduren erstellt und Komponententests ausgeführt.
Die Testphase umfasst die Ausführung von System- und Akzeptanztestfällen, die Aktualisierung von Rückverfolgbarkeitsmetriken und die Risikoanalyse.
Die Installations- und Checkout-Phase umfasst ein Audit der Konfiguration und Installation, einen abschließenden Installationstest und die Erstellung eines abschließenden Testberichts.
In der Betriebsphase werden neue Einschränkungen bewertet und der vorgeschlagene Änderungsprozess geprüft.
Die Wartungsphase beinhaltet die Bewertung von Anomalien, die Evaluierung von Migrations- und Wiederholungsfunktionen, vorgeschlagene Änderungen und die Validierung von Problemen in der Produktion.

Fazit

Die Prozesse der Verifizierung und Validierung sind wesentliche Aspekte der Softwareentwicklung. Sie helfen dabei festzustellen, ob die Software den definierten Anforderungen entspricht, die Geschäftsanforderungen erfüllt und die Erwartungen der Kunden einhält.

Obwohl die Prozesse ähnlich erscheinen, unterscheiden sie sich in der Implementierung während des Softwareentwicklungszyklus.

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