In den letzten Jahrzehnten haben wir ein Wettrüsten zwischen Software-Angriffen und Abwehrmaßnahmen erlebt. Dieser ständige Kampf hat dazu geführt, dass moderne Computersysteme eine Vielzahl von Schutzmaßnahmen enthalten, die zusammenarbeiten, um sensible Anwendungen und Daten vor bösartigen Angriffen zu schützen. Trotz der zunehmenden Zahl von Sicherheitsmaßnahmen gibt es nach wie vor Schwachstellen, die oft auch die fortschrittlichsten Schutzmaßnahmen umgehen und ganze Systeme gefährden. Aber wie können wir diesen unerbittlichen Kreislauf von Angriff und Verteidigung beenden? Ein entscheidender Aspekt, um das Problem systematisch anzugehen, ist die Reduzierung der Angriffsfläche (Attack Surface Reduction), d. h. die Reduzierung des Codes, der 1) für einen Angreifer erreichbar ist und 2) auch sensible Informationen erreichen kann. Die Reduzierung der Angriffsfläche gilt nicht nur für den Code innerhalb einer Anwendung, sondern erstreckt sich auch auf den breiteren Software-Stack, einschließlich der Bibliotheken und des Betriebssystems, bei denen es sich um inhärent vertrauenswürdige Komponenten handelt, die oft als Trusted Computing Base (TCB) bezeichnet werden. Ein weiteres wichtiges Element ist die Analyse der Angriffsoberfläche (Attack Surface Analysis), mit der die Anfälligkeit eines Programms bewertet wird. Diese Analyse spielt eine entscheidende Rolle bei der Aufdeckung von Schwachstellen im gesamten Software-Stack, wodurch auch die Sicherheit kritischer Softwarekomponenten wie der TCB erhöht wird. Obwohl die Analyse der Angriffsoberfläche ein etabliertes Konzept ist, haben die jüngsten Fortschritte, insbesondere im Fuzzing-Bereich, den Weg für ihre allmähliche Integration durch die Industrie geebnet. Nichtsdestotrotz müssen noch zahlreiche Herausforderungen in diesem Bereich bewältigt werden, um sie zu einem integralen Bestandteil des Softwareentwicklungsprozesses der Industrie zu machen. In dieser Dissertation entwerfen, implementieren und evaluieren wir 1) neuartige Architekturen zur Reduzierung der Angriffsfläche durch in-process Isolation und Enclaves, 2) Protokolle, die diese Architekturen als leistungsfähige Primitive nutzen, und 3) eine algorithmische Verbesserung des Fuzzing zur Analyse der Angriffsfläche.