9. OSI-Schicht 6 – Darstellungsschicht

9.1 OSI-Schicht 6 – Darstellungsschicht

Die Darstellungsschicht ist Schicht 6 des OSI-Modells.

Sie liegt zwischen:

Schicht 5: Sitzungsschicht
und
Schicht 7: Anwendungsschicht

Die Hauptaufgabe von Schicht 6 ist:

Daten so darzustellen, umzuwandeln oder zu schützen,
dass Anwendungen sie korrekt verstehen können.

Dabei geht es vor allem um:

- Datenformate
- Zeichencodierung
- Kompression
- Verschlüsselung
- Entschlüsselung
- Datenumwandlung
- Darstellung von Informationen

Merksatz:

Schicht 6 = Darstellung, Codierung, Kompression und Verschlüsselung.

Grundidee von Schicht 6

Schicht 6 sorgt dafür, dass Daten in einer passenden Form vorliegen.

Ein Sender kann Daten in einem bestimmten Format erzeugen.

Der Empfänger muss diese Daten richtig interpretieren können.

Beispiele:

Text muss mit der richtigen Zeichencodierung gelesen werden.
Bilder müssen im richtigen Dateiformat verstanden werden.
Verschlüsselte Daten müssen entschlüsselt werden.
Komprimierte Daten müssen entpackt werden.

Merksatz:

Schicht 6 kümmert sich darum,
wie Daten dargestellt und interpretiert werden.

Warum braucht man die Darstellungsschicht?

Unterschiedliche Systeme können Daten unterschiedlich speichern oder darstellen.

Beispiele:

- Textcodierung
- Zahlenformat
- Dateiformat
- Bildformat
- Audioformat
- Verschlüsselung
- Kompression

Damit Sender und Empfänger dieselben Daten gleich verstehen, braucht man Regeln für die Darstellung.

Merksatz:

Gleiche Daten müssen auf beiden Seiten gleich verstanden werden.

Einordnung im OSI-Modell

OSI-Schicht Name Aufgabe
7 Anwendungsschicht Netzwerkdienste für Anwendungen
6 Darstellungsschicht Darstellung, Codierung, Verschlüsselung
5 Sitzungsschicht Sitzungen aufbauen, verwalten und beenden
4 Transportschicht TCP, UDP, Ports
3 Vermittlungsschicht / Netzwerkschicht IP, Routing
2 Sicherungsschicht Frames, MAC, VLAN
1 Bitübertragungsschicht Bits, Signale

Merksatz:

Schicht 6 liegt zwischen Sitzung und Anwendung.

Schicht 5, 6 und 7 unterscheiden

Schicht Grundidee Beispiel
5 Sitzung verwalten Benutzer bleibt angemeldet
6 Daten darstellen oder umwandeln UTF-8, TLS, Kompression
7 Anwendung und Dienst HTTP, DNS, SMTP

Merksatz:

Schicht 5 = Sitzung.
Schicht 6 = Darstellung.
Schicht 7 = Anwendung.

Darstellung bedeutet nicht Bildschirmdarstellung

Der Begriff Darstellungsschicht wird manchmal falsch verstanden.

Es geht nicht nur darum:

was auf dem Bildschirm angezeigt wird.

Es geht fachlich darum:

wie Daten codiert,
formatiert,
komprimiert,
verschlüsselt
oder interpretiert werden.

Beispiel:

Ein Text kann gleich aussehen,
aber intern unterschiedlich codiert sein.

Merksatz:

Darstellungsschicht meint Datenrepräsentation,
nicht nur grafische Anzeige.

Datenformate

Ein Datenformat legt fest, wie Informationen aufgebaut sind.

Beispiele:

Datenart Beispiele
Text TXT, HTML, XML, JSON
Bild JPEG, PNG, GIF, SVG
Audio WAV, MP3, AAC
Video MP4, H.264, H.265
Dokument PDF, DOCX
Archiv ZIP, 7z

Wenn ein Empfänger das Format nicht versteht, kann er die Daten nicht korrekt verarbeiten.

Merksatz:

Datenformat = Regel,
wie Daten aufgebaut sind.

Beispiel: JSON

JSON steht für:

JavaScript Object Notation

JSON wird häufig verwendet, um strukturierte Daten zwischen Anwendungen auszutauschen.

Beispiel:

{
  "name": "Felix",
  "rolle": "FISI",
  "aktiv": true
}

JSON ist besonders häufig bei:

- APIs
- Webanwendungen
- Konfigurationsdaten
- Datenaustausch zwischen Diensten

Merksatz:

JSON ist ein häufiges Datenformat für strukturierte Daten.

Beispiel: XML

XML steht für:

Extensible Markup Language

XML ist ein textbasiertes Format zur strukturierten Darstellung von Daten.

Beispiel:

<benutzer>
  <name>Felix</name>
  <rolle>FISI</rolle>
</benutzer>

XML wird unter anderem genutzt bei:

- Schnittstellen
- Konfigurationen
- Dokumentenformaten
- älteren Webservices

Merksatz:

XML ist ein strukturiertes Textformat.

JSON und XML vergleichen

Merkmal JSON XML
Schreibweise kompakter ausführlicher
Struktur Objekte und Arrays Tags und Elemente
häufig bei Web-APIs ältere Schnittstellen, Dokumente
Lesbarkeit meist einfach oft länger
Datenaustausch sehr verbreitet weiterhin verbreitet

Merksatz:

JSON und XML sind Formate für strukturierten Datenaustausch.

Zeichencodierung

Zeichencodierung legt fest, wie Zeichen als Zahlen oder Bits gespeichert werden.

Beispiele für Zeichen:

A
ä
ß
€
中
😊

Damit ein Computer diese Zeichen speichern kann, braucht er eine Codierung.

Merksatz:

Zeichencodierung übersetzt Zeichen in digitale Werte.

ASCII

ASCII ist eine ältere Zeichencodierung.

ASCII umfasst grundlegende Zeichen wie:

- englische Buchstaben
- Ziffern
- Satzzeichen
- Steuerzeichen

ASCII ist auf einfache englische Zeichen beschränkt.

Deutsche Umlaute wie:

ä
ö
ü
ß

sind in klassischem ASCII nicht enthalten.

Merksatz:

ASCII ist einfach,
aber für viele Sprachen zu begrenzt.

Unicode

Unicode ist ein Standard, der Zeichen vieler Schriftsysteme abbilden kann.

Dazu gehören zum Beispiel:

- lateinische Zeichen
- Umlaute
- griechische Zeichen
- kyrillische Zeichen
- asiatische Schriftzeichen
- Symbole
- Emojis

Unicode beschreibt, welche Zeichen es gibt und welche Nummer sie haben.

Merksatz:

Unicode ist ein großer Zeichensatz für viele Sprachen und Symbole.

UTF-8

UTF-8 ist eine sehr verbreitete Codierung für Unicode-Zeichen.

UTF-8 ist wichtig für:

- Webseiten
- Linux-Systeme
- Konfigurationsdateien
- APIs
- Datenbanken
- E-Mails

Vorteil:

UTF-8 kann sehr viele Zeichen darstellen
und ist mit einfachem ASCII weitgehend kompatibel.

Merksatz:

UTF-8 ist die wichtigste moderne Zeichencodierung.

Typisches Problem: falsche Zeichencodierung

Wenn Text mit falscher Codierung interpretiert wird, entstehen fehlerhafte Zeichen.

Beispiel:

ä
wird falsch angezeigt als:
ä

Mögliche Ursachen:

- falsche Zeichencodierung
- falscher HTTP-Header
- falsche Datenbankcodierung
- falsche Dateicodierung
- falsche Import- oder Exporteinstellung

Merksatz:

Falsche Codierung führt zu Zeichenfehlern.

Beispiel: Umlaute falsch dargestellt

Fehlerbild:

Müller
wird angezeigt als:
Müller

Das deutet häufig auf ein Codierungsproblem hin.

Mögliche Ursache:

UTF-8-Daten werden als eine andere Codierung interpretiert.

Prüfung:

Dateicodierung prüfen.
Datenbankcodierung prüfen.
HTTP-Header prüfen.
Anwendungseinstellung prüfen.

Merksatz:

Kaputte Umlaute sind oft ein Schicht-6-Thema.

Kompression

Kompression bedeutet:

Daten werden verkleinert.

Ziel:

weniger Speicherplatz
weniger Übertragungsvolumen
schnellere Übertragung

Beispiele:

- ZIP
- gzip
- Brotli
- JPEG
- MP3
- H.264

Merksatz:

Kompression reduziert Datenmenge.

Verlustfreie Kompression

Verlustfreie Kompression bedeutet:

Die Originaldaten können vollständig wiederhergestellt werden.

Beispiele:

- ZIP
- gzip
- PNG
- FLAC

Typisch für:

- Textdateien
- Programme
- Dokumente
- Datenbanken
- Quellcode

Merksatz:

Verlustfrei = nach dem Entpacken exakt wiederherstellbar.

Verlustbehaftete Kompression

Verlustbehaftete Kompression bedeutet:

Daten werden verkleinert,
aber ein Teil der ursprünglichen Informationen geht verloren.

Beispiele:

- JPEG
- MP3
- AAC
- H.264
- H.265

Typisch für:

- Fotos
- Musik
- Videos

Merksatz:

Verlustbehaftet = kleiner,
aber nicht mehr exakt original.

Kompression im Web

Webserver können Inhalte komprimiert senden.

Beispiele:

gzip
Brotli

Das reduziert die Datenmenge bei:

- HTML
- CSS
- JavaScript
- JSON
- XML

Der Browser entpackt die Daten wieder.

Merksatz:

Web-Kompression spart Bandbreite.

Verschlüsselung

Verschlüsselung bedeutet:

Daten werden so umgewandelt,
dass sie ohne passenden Schlüssel nicht lesbar sind.

Ziele:

- Vertraulichkeit
- Schutz vor Mitlesen
- Schutz sensibler Informationen

Beispiele:

- HTTPS
- VPN
- E-Mail-Verschlüsselung
- Festplattenverschlüsselung

Merksatz:

Verschlüsselung schützt die Vertraulichkeit von Daten.

Entschlüsselung

Entschlüsselung bedeutet:

Verschlüsselte Daten werden mit dem passenden Schlüssel wieder lesbar gemacht.

Ohne passenden Schlüssel bleiben die Daten unverständlich.

Merksatz:

Entschlüsselung macht verschlüsselte Daten wieder lesbar.

TLS

TLS steht für:

Transport Layer Security

TLS wird unter anderem bei HTTPS verwendet.

HTTPS bedeutet:

HTTP über TLS

TLS schützt unter anderem:

- Vertraulichkeit
- Integrität
- Authentizität des Servers

Typisches Beispiel:

https://example.com

Merksatz:

HTTPS = HTTP mit TLS-Schutz.

TLS und OSI-Schicht 6

TLS wird im OSI-Modell oft der Darstellungsschicht zugeordnet, weil es Daten verschlüsselt und entschlüsselt.

In der Praxis liegt TLS zwischen Anwendung und Transport.

Beispiel:

HTTP
→ TLS
→ TCP
→ IP

Wichtig für die Prüfung:

TLS hat starken Bezug zu Schicht 6,
weil Verschlüsselung und Darstellung betroffen sind.

Merksatz:

TLS schützt Daten zwischen Anwendung und Transport.

TLS-Zertifikat

Ein TLS-Zertifikat hilft dem Client zu prüfen, ob er mit dem richtigen Server spricht.

Ein Zertifikat enthält unter anderem:

- Domainname
- öffentlicher Schlüssel
- Aussteller
- Gültigkeitszeitraum
- Signatur der Zertifizierungsstelle

Merksatz:

Zertifikat hilft bei der Vertrauensprüfung des Servers.

Typische Zertifikatsfehler

Typische Fehler sind:

- Zertifikat abgelaufen
- Zertifikat gilt für falschen Namen
- Zertifikat nicht vertrauenswürdig
- Zwischenzertifikat fehlt
- Uhrzeit am Client falsch
- selbstsigniertes Zertifikat ohne Vertrauen
- falsches Zertifikat auf dem Server

Merksatz:

Zertifikatsfehler sind oft Darstellungs- oder Anwendungsschicht-Themen.

Beispiel: Name passt nicht zum Zertifikat

Fehlerbild:

Browser warnt vor Zertifikat.

Mögliche Ursache:

Zertifikat wurde ausgestellt für:
server.local

Aufgerufen wurde aber:

wiki.firma.de

Dann passt der Name nicht.

Merksatz:

Der aufgerufene Name muss zum Zertifikat passen.

Beispiel: Zertifikat abgelaufen

Ein Zertifikat hat einen Gültigkeitszeitraum.

Wenn dieser überschritten ist, warnen Clients.

Mögliche Ursache:

Zertifikat wurde nicht rechtzeitig erneuert.

Folge:

Browser zeigt Warnung.
API-Verbindungen können scheitern.
Anwendungen verweigern Verbindung.

Merksatz:

Zertifikate müssen gültig und aktuell sein.

Datenintegrität

Integrität bedeutet:

Daten wurden nicht unbemerkt verändert.

TLS schützt nicht nur vor Mitlesen, sondern auch vor unbemerkter Manipulation während der Übertragung.

Merksatz:

Integrität = Daten bleiben unverändert.

Authentizität

Authentizität bedeutet:

Die Gegenstelle ist die,
für die sie sich ausgibt.

Bei HTTPS prüft der Browser:

Passt das Zertifikat zur Domain?
Ist das Zertifikat vertrauenswürdig?
Ist es gültig?

Merksatz:

Authentizität = Echtheit der Gegenstelle.

Codierung und Verschlüsselung unterscheiden

Codierung und Verschlüsselung werden oft verwechselt.

Begriff Ziel Schutz?
Codierung Daten in anderes Format bringen nein
Kompression Datenmenge reduzieren nein
Verschlüsselung Daten vor unbefugtem Lesen schützen ja

Beispiel:

Base64 ist Codierung,
aber keine Verschlüsselung.

Merksatz:

Codierung ist nicht automatisch Sicherheit.

Base64

Base64 ist eine Codierung.

Sie wandelt Binärdaten in Textzeichen um.

Typische Nutzung:

- E-Mail-Anhänge
- Tokens
- Zertifikatsdaten
- API-Daten
- Binärdaten in Textformaten

Wichtig:

Base64 ist leicht rückgängig zu machen.
Es ist keine Verschlüsselung.

Merksatz:

Base64 ist Codierung,
keine Verschlüsselung.

Hashing kurz eingeordnet

Hashing ist keine Verschlüsselung.

Ein Hash bildet Daten auf einen festen Prüfwert ab.

Beispiele:

- SHA-256
- SHA-512

Eigenschaften:

- Einwegfunktion
- gleiche Eingabe ergibt gleichen Hash
- kleine Änderung ergibt anderen Hash
- Originaldaten sollen nicht aus dem Hash zurückgerechnet werden

Merksatz:

Hashing prüft Integrität,
verschlüsselt aber nicht.

Hash und Passwortspeicherung

Passwörter sollten nicht im Klartext gespeichert werden.

Stattdessen werden Passwort-Hashes gespeichert.

Wichtig:

Für Passwörter nutzt man spezielle Verfahren,
zum Beispiel mit Salt und langsamen Hashfunktionen.

Beispiele:

bcrypt
Argon2
PBKDF2

Merksatz:

Passwörter nicht verschlüsseln,
sondern sicher hashen.

Datenumwandlung

Schicht 6 kann Daten zwischen Formaten umwandeln.

Beispiele:

- Textcodierung ändern
- Bildformat konvertieren
- Dateiformat umwandeln
- Daten serialisieren
- Daten deserialisieren
- Zahlenformat anpassen

Merksatz:

Datenumwandlung sorgt dafür,
dass Empfänger Daten verstehen.

Serialisierung

Serialisierung bedeutet:

Datenstrukturen werden in ein übertragbares oder speicherbares Format umgewandelt.

Beispiel:

Objekt in Anwendung
→ JSON
→ Übertragung über Netzwerk

Empfänger:

JSON
→ Objekt in Anwendung

Merksatz:

Serialisierung macht Daten übertragbar.

Deserialisierung

Deserialisierung ist die Rückumwandlung.

Beispiel:

JSON-Text wird in ein Objekt der Anwendung umgewandelt.

Wichtig:

Unsichere Deserialisierung kann Sicherheitsrisiken erzeugen.

Merksatz:

Deserialisierung macht übertragene Daten wieder nutzbar.

Endianness kurz erklärt

Endianness beschreibt die Reihenfolge von Bytes bei mehrbyteigen Zahlen.

Begriffe:

Big Endian
Little Endian

In Netzwerken ist oft die sogenannte Netzwerk-Byte-Reihenfolge wichtig.

Für AP1/AP2 reicht meistens:

Unterschiedliche Systeme können Zahlen intern unterschiedlich darstellen.

Merksatz:

Darstellung betrifft auch die interne Reihenfolge von Daten.

Schicht 6 und Webanwendungen

Bei Webanwendungen sieht man Schicht-6-Themen häufig bei:

- TLS
- Zertifikaten
- Zeichencodierung
- JSON
- XML
- gzip-Kompression
- Datenformaten
- Dateiformaten
- MIME-Typen

Merksatz:

Webprobleme können Darstellungsprobleme sein.

MIME-Type

Ein MIME-Type beschreibt den Medientyp von Daten.

Beispiele:

MIME-Type Bedeutung
text/html HTML-Dokument
application/json JSON-Daten
image/png PNG-Bild
image/jpeg JPEG-Bild
text/css CSS-Datei
application/pdf PDF-Dokument

Der MIME-Type hilft dem Client, Daten richtig zu interpretieren.

Merksatz:

MIME-Type sagt,
was für Daten übertragen werden.

Fehlerbild: Datei wird falsch angezeigt

Mögliche Ursachen:

- falscher MIME-Type
- falsche Dateiendung
- falsches Dateiformat
- beschädigte Datei
- fehlende Anwendung zum Öffnen
- falsche Codierung

Beispiel:

JSON wird als Text angezeigt,
statt als application/json verarbeitet zu werden.

Merksatz:

Falsche Darstellung kann am Format oder MIME-Type liegen.

Fehlerbild: Webseite zeigt komische Zeichen

Mögliche Ursachen:

- falsche Zeichencodierung
- fehlende UTF-8-Angabe
- Datenbank speichert andere Codierung
- Import falsch durchgeführt
- Datei in falscher Codierung gespeichert

Merksatz:

Komische Zeichen sind oft Codierungsprobleme.

Fehlerbild: HTTPS-Warnung

Mögliche Ursachen:

- Zertifikat abgelaufen
- Domainname passt nicht
- Zertifizierungsstelle nicht vertraut
- Zertifikatskette unvollständig
- Uhrzeit am Client falsch
- selbstsigniertes Zertifikat

Merksatz:

HTTPS-Warnungen oft durch Zertifikatsprobleme.

Fehlerbild: API versteht Daten nicht

Eine API kann Daten ablehnen, wenn Format oder Codierung nicht stimmen.

Mögliche Ursachen:

- ungültiges JSON
- falscher Content-Type
- falsche Zeichencodierung
- fehlende Pflichtfelder
- falsche Datentypen
- falsches Datumsformat

Merksatz:

API-Fehler können Darstellungs- oder Formatprobleme sein.

Fehlerbild: Komprimierte Daten können nicht gelesen werden

Mögliche Ursachen:

- falsches Kompressionsverfahren
- beschädigte Datei
- falsche Dateiendung
- Empfänger unterstützt Verfahren nicht
- Header gibt falsche Kompression an

Merksatz:

Kompression muss vom Empfänger unterstützt werden.

Darstellungsschicht und Sicherheit

Viele Sicherheitsfunktionen haben Bezug zur Darstellungsschicht.

Beispiele:

- TLS-Verschlüsselung
- Zertifikate
- sichere Codierung
- sichere Deserialisierung
- Integritätsprüfung
- Schutz vor Datenmanipulation

Wichtig:

Falsche Darstellung oder unsichere Verarbeitung kann Sicherheitslücken erzeugen.

Merksatz:

Schicht 6 ist auch für Sicherheit wichtig.

Typische Angriffsbezüge

Darstellung und Datenverarbeitung können Angriffsflächen sein.

Beispiele:

- unsichere Deserialisierung
- fehlerhafte Parser
- manipulierte Dateiformate
- falsche Zertifikatsprüfung
- schwache Verschlüsselung
- XSS durch falsche Ausgabe-Codierung

Merksatz:

Daten müssen sicher interpretiert und verarbeitet werden.

Was Schicht 6 nicht macht

Schicht 6 macht nicht:

- Bits über Kabel übertragen
- MAC-Adressen verwenden
- IP-Pakete routen
- TCP-Verbindungen aufbauen
- Ports bereitstellen
- Sitzungen verwalten
- konkrete Netzwerkdienste vollständig bereitstellen

Diese Aufgaben liegen auf anderen Schichten.

Merksatz:

Schicht 6 stellt Daten dar,
transportiert sie aber nicht selbst.

Einordnung in das OSI-Modell

Thema Schicht
Kabel, Signal 1
MAC-Adresse, Frame 2
IP-Adresse, Routing 3
TCP, UDP, Port 4
Sitzung, Session-ID 5
UTF-8, JSON, TLS, Kompression 6
HTTP, DNS, SMTP, Anwendung 7

Merksatz:

Codierung, Kompression und Verschlüsselung = Schicht 6.

Schicht 6 und Schicht 7 unterscheiden

Thema eher Schicht
HTTP-Anfrage 7
DNS-Abfrage 7
JSON-Datenformat 6 / 7-Bezug
UTF-8-Codierung 6
TLS-Verschlüsselung 6
Zertifikat 6 / 7-Bezug
gzip-Kompression 6
Anwendung verarbeitet Formular 7

Merksatz:

Schicht 6 beschreibt die Form der Daten.
Schicht 7 beschreibt den Dienst.

Typische IHK-Fragen

In AP1 und AP2 kann zum Beispiel gefragt werden:

- Welche Aufgabe hat die Darstellungsschicht?
- Was bedeutet Zeichencodierung?
- Was ist UTF-8?
- Was ist der Unterschied zwischen Codierung und Verschlüsselung?
- Was ist Kompression?
- Was ist der Unterschied zwischen verlustfrei und verlustbehaftet?
- Was macht TLS?
- Warum gibt es Zertifikatswarnungen?
- Was ist ein MIME-Type?
- Warum kann eine Webseite falsche Zeichen anzeigen?
- Warum ist Base64 keine Verschlüsselung?
- Was ist Serialisierung?
- Warum können Formatfehler bei APIs auftreten?

Typische Prüfungsfallen

Schicht 6 heißt Darstellungsschicht.

Darstellung bedeutet Datenrepräsentation,
nicht nur Bildschirmdarstellung.

UTF-8 ist eine Zeichencodierung.

ASCII ist begrenzt.

Unicode ist ein Zeichensatzstandard.

JSON und XML sind Datenformate.

Kompression ist keine Verschlüsselung.

Codierung ist keine Verschlüsselung.

Base64 ist keine Verschlüsselung.

Hashing ist keine Verschlüsselung.

TLS verschlüsselt und schützt Daten.

HTTPS nutzt TLS.

Zertifikat muss gültig und passend sein.

MIME-Type hilft beim richtigen Interpretieren von Daten.

Falsche Codierung führt zu Zeichenfehlern.

Schicht 6 ist in der Praxis oft mit Schicht 7 verbunden.

Wichtige Begriffe kurz erklärt

Begriff Kurze Erklärung
Darstellungsschicht OSI-Schicht 6
Datenformat Struktur und Aufbau von Daten
Zeichencodierung Zuordnung von Zeichen zu digitalen Werten
ASCII ältere einfache Zeichencodierung
Unicode Standard für viele Zeichen weltweit
UTF-8 verbreitete Unicode-Codierung
Kompression Verkleinerung von Daten
verlustfrei Original vollständig wiederherstellbar
verlustbehaftet Datenverlust zugunsten kleinerer Größe
Verschlüsselung Daten für Unbefugte unlesbar machen
Entschlüsselung verschlüsselte Daten wieder lesbar machen
TLS Verschlüsselung und Schutz zwischen Anwendung und Transport
Zertifikat Vertrauensnachweis für Serveridentität
MIME-Type Angabe des Medientyps von Daten
Base64 Codierung von Binärdaten als Text
Hashing Einweg-Prüfwertbildung
Serialisierung Umwandlung in übertragbares Format
Deserialisierung Rückumwandlung aus übertragbarem Format

IHK-sichere Kurzformulierung

Die Darstellungsschicht ist Schicht 6 des OSI-Modells. Sie sorgt dafür, dass Daten in einer Form vorliegen, die vom Empfänger korrekt interpretiert werden kann. Dazu gehören Datenformate, Zeichencodierung, Kompression, Verschlüsselung und Datenumwandlung. Beispiele sind UTF-8 für Zeichencodierung, JSON oder XML als Datenformate, gzip als Kompression und TLS für verschlüsselte Kommunikation. Codierung und Kompression sind nicht dasselbe wie Verschlüsselung. In modernen Netzwerken sind Aufgaben der Darstellungsschicht oft eng mit der Anwendungsschicht verbunden.

Merksätze

Schicht 6 = Darstellungsschicht.

Schicht 6 = Daten darstellen und umwandeln.

Darstellung bedeutet Datenrepräsentation.

Datenformat legt Aufbau von Daten fest.

Zeichencodierung übersetzt Zeichen in digitale Werte.

ASCII ist begrenzt.

Unicode umfasst viele Zeichen.

UTF-8 ist sehr verbreitet.

Falsche Codierung erzeugt Zeichenfehler.

Kompression reduziert Datenmenge.

Verlustfrei = exakt wiederherstellbar.

Verlustbehaftet = kleiner,
aber nicht exakt original.

Verschlüsselung schützt Vertraulichkeit.

Entschlüsselung macht Daten wieder lesbar.

TLS schützt Daten bei HTTPS.

Zertifikat prüft Serververtrauen.

Codierung ist keine Verschlüsselung.

Base64 ist keine Verschlüsselung.

Hashing ist keine Verschlüsselung.

MIME-Type beschreibt den Datentyp.

JSON und XML sind Datenformate.

Serialisierung macht Daten übertragbar.

Schicht 6 ist oft eng mit Schicht 7 verbunden.

9.2 TLS, Zertifikate und Verschlüsselung

TLS gehört zu den wichtigsten Sicherheitsgrundlagen moderner Netzwerke.

TLS steht für:

Transport Layer Security

TLS wird genutzt, um Daten bei der Übertragung zu schützen.

Das bekannteste Beispiel ist:

HTTPS

HTTPS bedeutet:

HTTP über TLS

Merksatz:

TLS schützt Daten zwischen Client und Server.

Warum braucht man TLS?

Ohne Verschlüsselung können Daten auf dem Übertragungsweg mitgelesen oder manipuliert werden.

Beispiele für sensible Daten:

- Passwörter
- Session-Cookies
- Kundendaten
- Zahlungsdaten
- persönliche Daten
- API-Tokens
- interne Verwaltungsdaten

TLS schützt diese Daten während der Übertragung.

Merksatz:

TLS schützt Daten unterwegs.

Welche Schutzziele hat TLS?

TLS schützt vor allem drei Dinge:

Schutzziel Bedeutung
Vertraulichkeit Daten können nicht einfach mitgelesen werden
Integrität Daten können nicht unbemerkt verändert werden
Authentizität Gegenstelle kann überprüft werden

Merksatz:

TLS schützt Vertraulichkeit,
Integrität
und Authentizität.

Vertraulichkeit

Vertraulichkeit bedeutet:

Nur berechtigte Kommunikationspartner können die Daten lesen.

Beispiel:

Ein Benutzer meldet sich auf einer Webseite an.

Ohne TLS könnten Zugangsdaten im Netzwerk mitgelesen werden.

Mit TLS werden die Daten verschlüsselt übertragen.

Merksatz:

Vertraulichkeit = Schutz vor Mitlesen.

Integrität

Integrität bedeutet:

Daten werden nicht unbemerkt verändert.

Beispiel:

Ein Angreifer verändert unterwegs eine Antwort des Servers.

TLS soll solche Manipulationen erkennbar machen.

Wenn die Daten verändert wurden, wird die Verbindung als ungültig erkannt.

Merksatz:

Integrität = Schutz vor unbemerkter Veränderung.

Authentizität

Authentizität bedeutet:

Der Kommunikationspartner ist wirklich der,
für den er sich ausgibt.

Beispiel:

Browser verbindet sich mit:
https://bank.example

Der Browser prüft über das Zertifikat:

Passt das Zertifikat zum Namen?
Ist es gültig?
Ist es vertrauenswürdig?

Merksatz:

Authentizität = Echtheit der Gegenstelle.

TLS und HTTPS

HTTP ist unverschlüsselt.

HTTPS ist HTTP über TLS.

Vergleich:

Protokoll Verschlüsselung typischer Port
HTTP nein TCP 80
HTTPS ja, TLS TCP 443

Bei HTTPS werden HTTP-Daten innerhalb einer TLS-geschützten Verbindung übertragen.

Merksatz:

HTTPS = HTTP + TLS.

TLS im OSI-Modell

TLS wird oft der Darstellungsschicht zugeordnet.

Warum?

TLS verschlüsselt,
entschlüsselt
und schützt die Darstellung der übertragenen Daten.

In der Praxis liegt TLS zwischen Anwendung und Transport.

Vereinfacht:

HTTP
TLS
TCP
IP
Ethernet

Merksatz:

TLS liegt praktisch zwischen Anwendung und TCP.

TLS ist nicht TCP

TLS und TCP dürfen nicht verwechselt werden.

Thema Einordnung
TCP Transportprotokoll auf Schicht 4
TLS Verschlüsselungs- und Schutzschicht
HTTPS HTTP über TLS
Port 443 typischer HTTPS-Port

TCP baut die Transportverbindung auf.

TLS schützt die darüber übertragenen Daten.

Merksatz:

TCP transportiert.
TLS schützt.

TLS ist nicht HTTPS

TLS ist die Schutzschicht.

HTTPS ist ein Anwendungsprotokoll, das TLS nutzt.

Beispiel:

HTTPS = HTTP über TLS

TLS kann aber auch bei anderen Protokollen verwendet werden.

Beispiele:

- SMTPS
- IMAPS
- POP3S
- LDAPS
- FTPS

Merksatz:

HTTPS nutzt TLS,
aber TLS ist nicht nur HTTPS.

Zertifikat

Ein Zertifikat ist ein digitaler Nachweis.

Es hilft dem Client zu prüfen:

Spreche ich wirklich mit dem richtigen Server?

Ein TLS-Zertifikat enthält unter anderem:

- Domainname
- öffentlicher Schlüssel
- Aussteller
- Gültigkeitszeitraum
- Signatur
- alternative Namen

Merksatz:

Zertifikat = digitaler Vertrauensnachweis.

Domainname im Zertifikat

Ein Zertifikat muss zum aufgerufenen Namen passen.

Beispiel:

Aufgerufen:
wiki.firma.de

Das Zertifikat muss für diesen Namen gültig sein.

Wenn das Zertifikat nur für einen anderen Namen gilt, warnt der Browser.

Beispiel Fehler:

Zertifikat gilt für:
server.local

Aufgerufen wird:
wiki.firma.de

Merksatz:

Der Name im Browser muss zum Zertifikat passen.

Subject Alternative Name

Moderne Zertifikate nutzen häufig sogenannte alternative Namen.

Diese heißen:

Subject Alternative Name

Kurz:

SAN

Dort stehen die Namen, für die das Zertifikat gültig ist.

Beispiele:

wiki.firma.de
cloud.firma.de
www.firma.de

Merksatz:

SAN enthält gültige Namen eines Zertifikats.

Wildcard-Zertifikat

Ein Wildcard-Zertifikat gilt für mehrere Subdomains einer Domain.

Beispiel:

*.firma.de

Das kann gelten für:

wiki.firma.de
cloud.firma.de
mail.firma.de

Aber normalerweise nicht automatisch für:

firma.de
intern.wiki.firma.de

Merksatz:

Wildcard-Zertifikat gilt für viele Subdomains einer Ebene.

Zertifizierungsstelle

Eine Zertifizierungsstelle wird auch genannt:

Certificate Authority

Kurz:

CA

Die CA stellt Zertifikate aus und signiert sie.

Der Client vertraut dem Zertifikat, wenn er der ausstellenden CA vertraut.

Merksatz:

CA = vertrauenswürdige Stelle für Zertifikate.

Zertifikatskette

Ein Serverzertifikat steht meistens nicht allein.

Es gehört zu einer Zertifikatskette.

Typische Bestandteile:

- Serverzertifikat
- Zwischenzertifikat
- Root-Zertifikat

Der Client prüft die Kette bis zu einer vertrauenswürdigen Root-CA.

Merksatz:

Zertifikatskette verbindet Serverzertifikat mit vertrauenswürdiger CA.

Root-Zertifikat

Ein Root-Zertifikat ist ein besonders vertrauenswürdiges Zertifikat einer CA.

Betriebssysteme und Browser bringen viele Root-Zertifikate bereits mit.

Wenn ein Root-Zertifikat vertraut wird, können daraus abgeleitete Zertifikatsketten ebenfalls vertraut werden.

Merksatz:

Root-Zertifikat = Vertrauensanker.

Zwischenzertifikat

Zwischenzertifikate liegen zwischen Root-CA und Serverzertifikat.

Sie werden auch genannt:

Intermediate Certificates

Wenn ein Zwischenzertifikat fehlt, kann die Vertrauenskette unvollständig sein.

Folge:

Browser oder Client zeigt Zertifikatswarnung.

Merksatz:

Fehlendes Zwischenzertifikat kann TLS-Warnungen verursachen.

Selbstsigniertes Zertifikat

Ein selbstsigniertes Zertifikat wurde nicht von einer allgemein vertrauenswürdigen CA ausgestellt.

Es kann technisch verschlüsseln, aber der Client vertraut ihm normalerweise nicht automatisch.

Typische Nutzung:

- Testumgebung
- internes Labor
- Homelab
- Entwicklung

Für produktive öffentliche Dienste nutzt man normalerweise ein Zertifikat einer vertrauenswürdigen CA.

Merksatz:

Selbstsigniert kann verschlüsseln,
ist aber nicht automatisch vertrauenswürdig.

Gültigkeitszeitraum

Zertifikate sind zeitlich begrenzt gültig.

Ein Zertifikat hat:

gültig ab
gültig bis

Wenn ein Zertifikat abgelaufen ist, zeigen Clients Warnungen.

Auch eine falsche Systemzeit kann Zertifikatsfehler auslösen.

Merksatz:

Zertifikat und Systemzeit müssen gültig sein.

Öffentlicher und privater Schlüssel

TLS verwendet asymmetrische Kryptografie.

Dabei gibt es:

öffentlichen Schlüssel
privaten Schlüssel

Der öffentliche Schlüssel steckt im Zertifikat.

Der private Schlüssel bleibt geheim auf dem Server.

Wichtig:

Der private Schlüssel darf nicht weitergegeben werden.

Merksatz:

Öffentlicher Schlüssel darf bekannt sein.
Privater Schlüssel muss geheim bleiben.

Warum darf der private Schlüssel nicht verloren gehen?

Wenn ein Angreifer den privaten Schlüssel besitzt, kann er sich unter Umständen als der Server ausgeben oder geschützte Kommunikation gefährden.

Deshalb muss der private Schlüssel geschützt werden.

Schutzmaßnahmen:

- Dateirechte
- sichere Speicherung
- Zugriffsbeschränkung
- keine Weitergabe
- regelmäßige Erneuerung bei Verdacht

Merksatz:

Privater Schlüssel ist kritisch.

TLS-Handshake

Beim TLS-Handshake einigen sich Client und Server auf die geschützte Kommunikation.

Vereinfacht passiert:

1. Client kontaktiert Server.
2. Server sendet Zertifikat.
3. Client prüft Zertifikat.
4. Beide einigen sich auf Verschlüsselungsverfahren.
5. Sitzungsschlüssel werden gebildet.
6. Danach werden Daten verschlüsselt übertragen.

Merksatz:

TLS-Handshake bereitet die sichere Verbindung vor.

TCP-Handshake und TLS-Handshake unterscheiden

Bei HTTPS passieren mehrere Schritte.

Vereinfacht:

1. TCP-Verbindung wird aufgebaut.
2. TLS-Handshake wird durchgeführt.
3. HTTP-Daten werden verschlüsselt übertragen.

Unterschied:

Vorgang Zweck
TCP-Handshake Transportverbindung aufbauen
TLS-Handshake sichere Verschlüsselung aushandeln
HTTP-Anfrage Anwendungskommunikation

Merksatz:

Erst TCP,
dann TLS,
dann HTTP.

Symmetrische und asymmetrische Verschlüsselung

TLS nutzt Konzepte aus beiden Bereichen.

Asymmetrisch:

öffentlicher und privater Schlüssel

Symmetrisch:

gemeinsamer Sitzungsschlüssel

Warum?

Asymmetrische Verfahren helfen beim sicheren Aushandeln.
Symmetrische Verfahren sind schneller für die Datenübertragung.

Merksatz:

Asymmetrisch für Aushandlung,
symmetrisch für schnelle Datenübertragung.

Sitzungsschlüssel

Ein Sitzungsschlüssel ist ein temporärer Schlüssel für eine konkrete Verbindung.

Er wird während des TLS-Handshakes ausgehandelt.

Danach werden die Nutzdaten mit diesem Sitzungsschlüssel verschlüsselt.

Merksatz:

Sitzungsschlüssel schützt die konkrete TLS-Verbindung.

TLS-Versionen

TLS hat verschiedene Versionen.

Wichtige Versionen:

TLS 1.2
TLS 1.3

Ältere Versionen wie SSL oder TLS 1.0 und TLS 1.1 gelten heute als veraltet.

Für moderne Systeme gilt:

aktuelle TLS-Versionen verwenden
alte unsichere Verfahren deaktivieren

Merksatz:

SSL ist veraltet.
TLS 1.2 und TLS 1.3 sind heute wichtig.

SSL und TLS

SSL steht für:

Secure Sockets Layer

SSL ist der ältere Vorgänger von TLS.

Im Alltag sagen manche noch „SSL-Zertifikat“.

Technisch korrekt ist heute meistens:

TLS-Zertifikat

oder einfach:

Zertifikat für HTTPS

Merksatz:

SSL ist alt,
TLS ist der moderne Begriff.

Cipher Suite

Eine Cipher Suite beschreibt, welche kryptografischen Verfahren für eine TLS-Verbindung genutzt werden.

Dazu gehören zum Beispiel:

- Schlüsselaustausch
- Verschlüsselung
- Integritätsschutz

Moderne Systeme sollten sichere Cipher Suites verwenden.

Merksatz:

Cipher Suite = Kombination kryptografischer Verfahren.

Perfect Forward Secrecy

Perfect Forward Secrecy bedeutet:

Selbst wenn später ein langfristiger Schlüssel kompromittiert wird,
sollen alte aufgezeichnete Verbindungen nicht nachträglich entschlüsselt werden können.

Dafür werden kurzlebige Sitzungsschlüssel verwendet.

Für AP1/AP2 reicht meistens:

Moderne TLS-Konfigurationen sollen alte Verbindungen besser schützen.

Merksatz:

Forward Secrecy schützt alte Sitzungen besser.

Zertifikatsprüfung durch den Client

Ein Client prüft bei TLS unter anderem:

- Ist das Zertifikat noch gültig?
- Passt der Name zur aufgerufenen Adresse?
- Ist die Zertifikatskette vollständig?
- Ist die ausstellende CA vertrauenswürdig?
- Wurde das Zertifikat widerrufen?
- Ist die Signatur korrekt?

Wenn eine Prüfung fehlschlägt, erscheint eine Warnung oder die Verbindung wird blockiert.

Merksatz:

TLS-Vertrauen entsteht durch mehrere Prüfungen.

Zertifikatswiderruf

Ein Zertifikat kann vor Ablauf ungültig werden.

Gründe:

- privater Schlüssel kompromittiert
- Zertifikat falsch ausgestellt
- Domain nicht mehr berechtigt
- Sicherheitsvorfall

Möglichkeiten zur Prüfung:

- CRL
- OCSP

Merksatz:

Zertifikate können vor Ablauf widerrufen werden.

Häufige Zertifikatsfehler

Typische Zertifikatsfehler sind:

- Zertifikat abgelaufen
- Zertifikat noch nicht gültig
- falscher Domainname
- Zertifikat nicht vertrauenswürdig
- Zwischenzertifikat fehlt
- selbstsigniertes Zertifikat
- Zertifikat wurde widerrufen
- Systemzeit falsch
- falsches Zertifikat auf dem Server

Merksatz:

Zertifikatsfehler sind häufig Namens-, Zeit- oder Vertrauensprobleme.

Fehlerbild: Zertifikat abgelaufen

Symptom:

Browser meldet abgelaufenes Zertifikat.

Mögliche Ursachen:

- Zertifikat nicht erneuert
- automatische Erneuerung fehlgeschlagen
- falsches Zertifikat aktiv
- Server lädt alte Zertifikatsdatei
- Systemzeit falsch

Lösungsidee:

Zertifikat erneuern,
Dienst neu laden,
Zertifikatskette prüfen.

Merksatz:

Abgelaufenes Zertifikat muss erneuert werden.

Fehlerbild: Name passt nicht

Symptom:

Browser meldet,
dass das Zertifikat nicht zum Namen passt.

Beispiel:

Aufruf:
https://wiki.firma.de

Zertifikat gültig für:

cloud.firma.de

Mögliche Ursachen:

- falsches Zertifikat installiert
- falscher virtueller Host
- DNS zeigt auf falschen Server
- Reverse Proxy liefert falsches Zertifikat
- SAN-Eintrag fehlt

Merksatz:

Aufgerufener Name muss im Zertifikat enthalten sein.

Fehlerbild: Zertifikat nicht vertrauenswürdig

Symptom:

Client vertraut dem Zertifikat nicht.

Mögliche Ursachen:

- selbstsigniertes Zertifikat
- interne CA nicht installiert
- Zertifikatskette unvollständig
- unbekannte CA
- manipuliertes Zertifikat
- Proxy mit eigener CA

Merksatz:

Client muss der ausstellenden CA vertrauen.

Fehlerbild: Zwischenzertifikat fehlt

Symptom:

Manche Clients akzeptieren Zertifikat,
andere zeigen Warnungen.

Mögliche Ursache:

Server liefert die Zertifikatskette nicht vollständig aus.

Besonders ältere oder strengere Clients können dann nicht bis zur Root-CA prüfen.

Merksatz:

Server muss vollständige Zertifikatskette liefern.

Fehlerbild: Falsche Systemzeit

Symptom:

Viele Zertifikate wirken plötzlich ungültig.

Mögliche Ursache:

Datum oder Uhrzeit des Clients ist falsch.

Warum?

Zertifikate haben einen Gültigkeitszeitraum.

Wenn die Systemzeit falsch ist, kann ein gültiges Zertifikat als ungültig bewertet werden.

Merksatz:

Falsche Uhrzeit kann TLS-Probleme verursachen.

Fehlerbild: TLS-Version zu alt

Symptom:

Verbindung zu einem Dienst schlägt fehl,
obwohl IP und Port erreichbar sind.

Mögliche Ursache:

Client oder Server unterstützt nur veraltete TLS-Versionen.

Beispiele:

TLS 1.0
TLS 1.1
alte SSL-Versionen

Moderne Systeme blockieren solche Verbindungen oft.

Merksatz:

Alte TLS-Versionen können Verbindungen verhindern.

Fehlerbild: Cipher Suite passt nicht

Symptom:

TLS-Verbindung kommt nicht zustande.

Mögliche Ursache:

Client und Server finden kein gemeinsames sicheres Verfahren.

Das kann passieren bei:

- alten Clients
- alten Servern
- zu strenger TLS-Konfiguration
- veralteten Verschlüsselungsverfahren
- fehlenden Updates

Merksatz:

Client und Server brauchen gemeinsame TLS-Verfahren.

Fehlerbild: HTTPS geht intern, extern nicht

Mögliche Ursachen:

- DNS intern und extern unterschiedlich
- Reverse Proxy liefert extern anderes Zertifikat
- Portweiterleitung falsch
- Firewall blockiert TCP 443
- Zertifikat gilt nicht für externen Namen
- CGNAT oder Providerproblem
- interne CA wird extern nicht vertraut

Merksatz:

HTTPS-Probleme können DNS, TLS, Firewall und NAT betreffen.

Fehlerbild: HTTPS geht, aber Browser warnt

Wenn eine Webseite erreichbar ist, aber der Browser warnt, ist meist der Transportweg bis zum Server möglich.

Das Problem liegt dann häufig bei:

- Zertifikat
- Name
- Vertrauenskette
- Gültigkeit
- TLS-Konfiguration

Merksatz:

Erreichbar mit Warnung bedeutet oft:
TLS-Vertrauen stimmt nicht.

Verschlüsselung ist nicht gleich Authentifizierung

Verschlüsselung bedeutet:

Daten sind nicht lesbar für Unbefugte.

Authentifizierung bedeutet:

Identität wird geprüft.

TLS kann beides unterstützen:

Verschlüsselung der Daten
Prüfung des Serverzertifikats

Aber:

Ein verschlüsselter Kanal allein sagt nicht,
dass der Benutzer berechtigt ist.

Merksatz:

Verschlüsselung schützt Daten.
Authentifizierung prüft Identität.

Serverauthentifizierung

Bei HTTPS authentifiziert sich normalerweise der Server gegenüber dem Client.

Der Browser prüft das Serverzertifikat.

Ziel:

Der Client soll wissen,
dass er mit dem richtigen Server spricht.

Merksatz:

Serverzertifikat bestätigt die Serveridentität.

Clientzertifikat

TLS kann auch Clientzertifikate verwenden.

Dann authentifiziert sich nicht nur der Server, sondern auch der Client mit einem Zertifikat.

Das nennt man häufig:

mTLS

mTLS steht für:

mutual TLS

Typische Nutzung:

- interne APIs
- Zero-Trust-Umgebungen
- besonders geschützte Systeme
- Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation

Merksatz:

mTLS = beide Seiten weisen sich mit Zertifikat aus.

TLS und E-Mail-Protokolle

Auch E-Mail-Protokolle können TLS nutzen.

Beispiele:

Protokoll unverschlüsselt verschlüsselte Variante
SMTP TCP 25 STARTTLS oder SMTPS
IMAP TCP 143 IMAPS TCP 993
POP3 TCP 110 POP3S TCP 995

Merksatz:

Viele klassische Protokolle haben TLS-geschützte Varianten.

STARTTLS

STARTTLS bedeutet:

Eine Verbindung beginnt zunächst unverschlüsselt
und wird dann auf TLS umgestellt.

Typisch bei:

SMTP
IMAP
POP3

Wichtig:

STARTTLS ist nicht dasselbe wie von Anfang an verschlüsselte Verbindung auf eigenem TLS-Port.

Merksatz:

STARTTLS schaltet innerhalb einer bestehenden Verbindung auf TLS um.

Ende-zu-Ende-Verschlüsselung und Transportverschlüsselung

TLS ist normalerweise Transportverschlüsselung.

Das bedeutet:

Die Verbindung zwischen zwei Kommunikationspunkten ist geschützt.

Ende-zu-Ende-Verschlüsselung bedeutet:

Daten bleiben vom Absender bis zum endgültigen Empfänger geschützt,
auch wenn Zwischenserver beteiligt sind.

Beispiel:

TLS schützt Verbindung zum Mailserver.
E-Mail-Ende-zu-Ende-Verschlüsselung schützt den Inhalt bis zum Empfänger.

Merksatz:

TLS ist meist Transportverschlüsselung,
nicht automatisch Ende-zu-Ende-Verschlüsselung.

TLS und Reverse Proxy

Ein Reverse Proxy kann TLS beenden.

Das nennt man:

TLS Termination

Ablauf:

Client → HTTPS → Reverse Proxy
Reverse Proxy → HTTP oder HTTPS → interner Server

Vorteile:

- zentrale Zertifikatsverwaltung
- einheitliche TLS-Konfiguration
- Lastverteilung
- Schutz interner Dienste

Risiko:

Interne Strecke muss ebenfalls passend geschützt werden,
wenn dort sensible Daten laufen.

Merksatz:

TLS Termination beendet TLS am Reverse Proxy.

TLS Passthrough

TLS Passthrough bedeutet:

Der Reverse Proxy leitet die TLS-Verbindung weiter,
ohne sie selbst zu entschlüsseln.

Der interne Server verarbeitet dann TLS selbst.

Vorteil:

TLS bleibt bis zum Zielserver bestehen.

Nachteil:

Proxy kann Inhalte nicht so einfach auswerten oder steuern.

Merksatz:

TLS Passthrough leitet verschlüsselt weiter.

HSTS

HSTS steht für:

HTTP Strict Transport Security

HSTS teilt dem Browser mit:

Diese Webseite soll nur noch über HTTPS aufgerufen werden.

Dadurch wird verhindert, dass der Browser versehentlich unverschlüsselt über HTTP verbindet.

Merksatz:

HSTS erzwingt HTTPS im Browser.

Mixed Content

Mixed Content bedeutet:

Eine HTTPS-Seite lädt unsichere HTTP-Inhalte nach.

Beispiel:

Seite selbst:
https://wiki.firma.de

eingebundenes Bild oder Script:
http://example.com/script.js

Das kann Sicherheitswarnungen verursachen oder blockiert werden.

Merksatz:

HTTPS-Seite sollte keine HTTP-Inhalte nachladen.

TLS und Performance

TLS braucht Rechenleistung, besonders beim Verbindungsaufbau.

Moderne TLS-Versionen sind aber effizient.

Möglichkeiten zur Optimierung:

- TLS 1.3
- Session Resumption
- moderne Cipher Suites
- HTTP/2 oder HTTP/3
- saubere Zertifikatskette

Merksatz:

TLS kostet etwas Aufwand,
ist aber für Sicherheit unverzichtbar.

TLS-Fehlersuche systematisch

Eine sinnvolle Reihenfolge:

1. IP-Erreichbarkeit prüfen
2. TCP-Port 443 prüfen
3. Zertifikat prüfen
4. Domainname prüfen
5. Zertifikatskette prüfen
6. Gültigkeitszeitraum prüfen
7. Systemzeit prüfen
8. TLS-Version und Cipher Suites prüfen
9. Reverse Proxy prüfen
10. Anwendungslogs prüfen

Merksatz:

Erst Verbindung,
dann TLS-Vertrauen,
dann Anwendung.

TLS oder DNS?

Viele TLS-Fehler hängen mit DNS zusammen.

Beispiel:

DNS zeigt auf falschen Server.

Folge:

Man erreicht einen Server,
aber dieser liefert ein Zertifikat für eine andere Domain.

Prüfung:

Welche IP liefert DNS?
Welcher Server antwortet?
Welches Zertifikat wird geliefert?
Passt der Name?

Merksatz:

Falsches DNS kann falsches Zertifikat verursachen.

TLS oder Firewall?

Wenn der TCP-Port 443 nicht erreichbar ist, kommt TLS gar nicht richtig zum Einsatz.

Dann prüft man zuerst:

- Routing
- Firewall
- NAT
- Portweiterleitung
- Dienst lauscht auf TCP 443

Wenn TCP 443 erreichbar ist, aber eine Zertifikatswarnung erscheint, prüft man TLS und Zertifikat.

Merksatz:

Kein TCP 443 = Schicht 4 prüfen.
Zertifikatswarnung = TLS prüfen.

TLS oder Anwendung?

Wenn TLS erfolgreich ist, kann die Anwendung trotzdem Fehler haben.

Beispiele:

- HTTP 404
- HTTP 500
- Loginfehler
- Berechtigungsfehler
- API-Fehler
- falscher Reverse-Proxy-Pfad

Dann ist nicht TLS das Hauptproblem, sondern die Anwendung auf höherer Schicht.

Merksatz:

TLS erfolgreich heißt nicht:
Anwendung korrekt.

Was TLS nicht macht

TLS macht nicht:

- IP-Adresse vergeben
- Routing übernehmen
- TCP-Port öffnen
- DNS-Namen auflösen
- Benutzerrechte festlegen
- Webanwendung fehlerfrei machen
- Server automatisch sicher konfigurieren
- Schadsoftware verhindern

TLS schützt nur einen wichtigen Teil:

die Verbindung und Vertrauensprüfung.

Merksatz:

TLS schützt die Übertragung,
ersetzt aber kein Sicherheitskonzept.

Einordnung in das OSI-Modell

Thema Schicht
IP-Adresse 3
Routing 3
TCP 443 4
TLS-Handshake 6 mit Schicht-4-/7-Bezug
Zertifikat 6 / 7
HTTPS 7 über TLS
HTTP-Inhalt 7
DNS-Name 7
Cookie 7 mit Sitzungsbezug

Merksatz:

TCP 443 ist Schicht 4.
TLS schützt darüber.
HTTPS ist die Anwendung darüber.

Typische IHK-Fragen

In AP1 und AP2 kann zum Beispiel gefragt werden:

- Was ist TLS?
- Wofür wird TLS verwendet?
- Was ist der Unterschied zwischen HTTP und HTTPS?
- Welche Schutzziele bietet TLS?
- Was ist ein Zertifikat?
- Was prüft ein Client bei einem Zertifikat?
- Warum erscheint eine Zertifikatswarnung?
- Was ist eine Zertifizierungsstelle?
- Was ist eine Zertifikatskette?
- Was ist ein selbstsigniertes Zertifikat?
- Warum muss der Domainname zum Zertifikat passen?
- Was ist der Unterschied zwischen Verschlüsselung und Authentifizierung?
- Was ist STARTTLS?
- Was bedeutet TLS Termination?
- Warum ist TLS allein kein vollständiges Sicherheitskonzept?

Typische Prüfungsfallen

TLS ist nicht TCP.

TLS ist nicht HTTPS.

HTTPS nutzt TLS.

HTTP ist unverschlüsselt.

HTTPS nutzt typischerweise TCP 443.

TCP-Handshake kommt vor TLS-Handshake.

Zertifikat muss zum Namen passen.

Zertifikat muss gültig sein.

Client muss der CA vertrauen.

Zertifikatskette muss vollständig sein.

Selbstsigniert heißt nicht automatisch vertrauenswürdig.

Falsche Systemzeit kann Zertifikatsfehler verursachen.

SSL ist veraltet.

TLS ist der moderne Begriff.

Verschlüsselung ist nicht dasselbe wie Authentifizierung.

TLS schützt die Übertragung,
aber nicht automatisch die Anwendung.

Wichtige Begriffe kurz erklärt

Begriff Kurze Erklärung
TLS Transport Layer Security
SSL älterer Vorgänger von TLS
HTTPS HTTP über TLS
Zertifikat digitaler Vertrauensnachweis
CA Zertifizierungsstelle
Root-Zertifikat Vertrauensanker
Zwischenzertifikat Verbindung zwischen Root und Serverzertifikat
Zertifikatskette Kette von Serverzertifikat bis Root-CA
SAN alternative Namen im Zertifikat
Wildcard-Zertifikat Zertifikat für mehrere Subdomains
öffentlicher Schlüssel Schlüssel im Zertifikat
privater Schlüssel geheimer Schlüssel des Servers
TLS-Handshake Aushandlung sicherer Kommunikation
Cipher Suite Kombination kryptografischer Verfahren
Session Key temporärer Schlüssel für eine Verbindung
STARTTLS Umschalten einer Verbindung auf TLS
mTLS gegenseitige Zertifikatsauthentifizierung
TLS Termination TLS endet am Proxy
TLS Passthrough TLS wird verschlüsselt weitergeleitet
HSTS Browser soll HTTPS erzwingen
Mixed Content HTTPS-Seite lädt HTTP-Inhalte

IHK-sichere Kurzformulierung

TLS steht für Transport Layer Security und schützt Daten bei der Übertragung zwischen Client und Server. Es bietet Vertraulichkeit, Integrität und Authentizität. Bei HTTPS wird HTTP über TLS übertragen, typischerweise über TCP-Port 443. Ein TLS-Zertifikat hilft dem Client zu prüfen, ob er mit dem richtigen Server spricht. Dazu prüft der Client unter anderem den Domainnamen, den Gültigkeitszeitraum, die Zertifikatskette und die Vertrauenswürdigkeit der Zertifizierungsstelle. TLS ist nicht dasselbe wie TCP und nicht dasselbe wie HTTPS: TCP stellt den Transport bereit, TLS schützt die Verbindung und HTTPS nutzt TLS für Webkommunikation.

Merksätze

TLS = Transport Layer Security.

TLS schützt Daten bei der Übertragung.

HTTPS = HTTP über TLS.

HTTP = unverschlüsselt.

HTTPS = verschlüsselt.

HTTPS nutzt typischerweise TCP 443.

TCP transportiert.

TLS schützt.

HTTP ist Anwendung.

TLS bietet Vertraulichkeit.

TLS bietet Integrität.

TLS bietet Authentizität.

Zertifikat = Vertrauensnachweis.

CA = Zertifizierungsstelle.

Root-Zertifikat = Vertrauensanker.

Zertifikatskette muss vollständig sein.

Domainname muss zum Zertifikat passen.

Zertifikat darf nicht abgelaufen sein.

Client muss der CA vertrauen.

Selbstsigniert ist nicht automatisch vertrauenswürdig.

Privater Schlüssel muss geheim bleiben.

Erst TCP-Handshake,
dann TLS-Handshake,
dann HTTP.

SSL ist veraltet.

TLS ist modern.

STARTTLS schaltet auf TLS um.

TLS Termination beendet TLS am Proxy.

TLS Passthrough leitet TLS verschlüsselt weiter.

HSTS erzwingt HTTPS.

Mixed Content vermeiden.

TLS schützt die Verbindung,
ersetzt aber kein vollständiges Sicherheitskonzept.

9.3 Merksätze und Prüfungswissen zu OSI-Schicht 6

Diese Seite fasst die wichtigsten Inhalte zur OSI-Schicht 6 zusammen.

OSI-Schicht 6 heißt:

Darstellungsschicht

Die Hauptaufgabe von Schicht 6 ist:

Daten so darstellen, codieren, komprimieren oder verschlüsseln,
dass sie vom Empfänger korrekt verstanden werden können.

Dabei sind besonders wichtig:

- Datenformate
- Zeichencodierung
- Kompression
- Verschlüsselung
- Entschlüsselung
- Zertifikate
- TLS
- Datenumwandlung
- Serialisierung
- MIME-Typen

Merksatz:

Schicht 6 = Darstellung, Codierung, Kompression und Verschlüsselung.

Grundidee von Schicht 6

Schicht 6 beschreibt, in welcher Form Daten vorliegen.

Beispiele:

Text als UTF-8
Bild als JPEG
Daten als JSON
Webseite über TLS verschlüsselt
Datei als ZIP komprimiert

Damit Kommunikation funktioniert, müssen Sender und Empfänger die Daten gleich interpretieren.

Merksatz:

Schicht 6 sorgt dafür,
dass Daten richtig verstanden werden.

Schicht 5, 6 und 7 unterscheiden

Schicht Name Grundidee
5 Sitzungsschicht Sitzungen verwalten
6 Darstellungsschicht Daten darstellen, codieren, schützen
7 Anwendungsschicht Netzwerkdienste für Anwendungen

Beispiel Webanwendung:

Schicht 5:
Benutzer bleibt angemeldet.

Schicht 6:
Daten sind UTF-8-codiert und per TLS geschützt.

Schicht 7:
HTTP liefert Webseite oder API.

Merksatz:

Schicht 5 = Sitzung.
Schicht 6 = Darstellung.
Schicht 7 = Anwendung.

Darstellung bedeutet Datenrepräsentation

Darstellungsschicht bedeutet nicht nur:

Anzeige auf dem Bildschirm

Sondern fachlich:

Wie sind Daten codiert?
In welchem Format liegen sie vor?
Sind sie komprimiert?
Sind sie verschlüsselt?
Wie werden sie interpretiert?

Merksatz:

Darstellungsschicht meint Datenrepräsentation,
nicht nur optische Anzeige.

Datenformat

Ein Datenformat legt fest, wie Daten aufgebaut sind.

Beispiele:

Datenart Beispiele
Text / Struktur JSON, XML, HTML
Bild JPEG, PNG, GIF, SVG
Audio WAV, MP3, AAC, FLAC
Video MP4, H.264, H.265
Dokument PDF, DOCX
Archiv ZIP, 7z

Wenn der Empfänger das Format nicht versteht, kann er die Daten nicht korrekt verarbeiten.

Merksatz:

Datenformat = Aufbau und Struktur von Daten.

JSON

JSON steht für:

JavaScript Object Notation

JSON ist ein häufiges Format für strukturierte Daten.

Typisch bei:

- APIs
- Webanwendungen
- Konfigurationsdateien
- Datenaustausch zwischen Systemen

Beispiel:

{
  "name": "Felix",
  "rolle": "FISI",
  "aktiv": true
}

Merksatz:

JSON ist ein kompaktes Format für strukturierte Daten.

XML

XML steht für:

Extensible Markup Language

XML ist ein strukturiertes Textformat mit Tags.

Typisch bei:

- älteren Schnittstellen
- Konfigurationsdateien
- Dokumentenformaten
- Webservices
- Datenaustausch

Beispiel:

<benutzer>
  <name>Felix</name>
  <rolle>FISI</rolle>
</benutzer>

Merksatz:

XML nutzt Tags zur Strukturierung von Daten.

JSON und XML vergleichen

Merkmal JSON XML
Schreibweise kompakter ausführlicher
Struktur Objekte und Arrays Tags und Elemente
häufig bei moderne Web-APIs ältere Schnittstellen, Dokumente
Lesbarkeit meist kürzer oft länger
Datenaustausch sehr verbreitet weiterhin wichtig

Merksatz:

JSON und XML sind Formate für strukturierten Datenaustausch.

Zeichencodierung

Zeichencodierung legt fest, wie Zeichen als digitale Werte gespeichert werden.

Beispiele für Zeichen:

A
ä
ß
€
中
😊

Ohne passende Codierung können Zeichen falsch dargestellt werden.

Merksatz:

Zeichencodierung übersetzt Zeichen in digitale Werte.

ASCII

ASCII ist eine ältere Zeichencodierung.

ASCII enthält vor allem:

- englische Buchstaben
- Ziffern
- Satzzeichen
- Steuerzeichen

Klassisches ASCII enthält keine deutschen Umlaute wie:

ä
ö
ü
ß

Merksatz:

ASCII ist einfach,
aber für viele Sprachen zu begrenzt.

Unicode

Unicode ist ein Standard für sehr viele Zeichen.

Dazu gehören:

- lateinische Zeichen
- deutsche Umlaute
- griechische Zeichen
- kyrillische Zeichen
- asiatische Schriftzeichen
- Symbole
- Emojis

Unicode beschreibt, welche Zeichen es gibt.

Merksatz:

Unicode ist ein großer Zeichensatzstandard.

UTF-8

UTF-8 ist eine sehr verbreitete Codierung für Unicode.

UTF-8 wird häufig verwendet bei:

- Webseiten
- Linux-Systemen
- APIs
- Datenbanken
- Konfigurationsdateien
- E-Mails

Vorteil:

UTF-8 kann sehr viele Zeichen darstellen
und ist mit einfachem ASCII gut kompatibel.

Merksatz:

UTF-8 ist die wichtigste moderne Zeichencodierung.

Typischer Codierungsfehler

Ein typischer Fehler ist:

Müller

wird angezeigt als:

Müller

Das deutet häufig darauf hin, dass UTF-8-Daten mit falscher Codierung interpretiert wurden.

Mögliche Ursachen:

- falsche Dateicodierung
- falsche Datenbankcodierung
- falscher HTTP-Header
- falscher Import
- falsche Anwendungseinstellung

Merksatz:

Kaputte Umlaute sind oft Codierungsprobleme.

Kompression

Kompression bedeutet:

Daten werden verkleinert.

Ziele:

- weniger Speicherplatz
- weniger Datenverkehr
- schnellere Übertragung
- geringere Bandbreitennutzung

Beispiele:

ZIP
gzip
Brotli
JPEG
MP3
H.264

Merksatz:

Kompression reduziert die Datenmenge.

Verlustfreie Kompression

Verlustfreie Kompression bedeutet:

Die Originaldaten können vollständig wiederhergestellt werden.

Beispiele:

- ZIP
- gzip
- PNG
- FLAC

Typisch für:

- Text
- Dokumente
- Programme
- Datenbanken
- Quellcode

Merksatz:

Verlustfrei = exakt wiederherstellbar.

Verlustbehaftete Kompression

Verlustbehaftete Kompression bedeutet:

Daten werden verkleinert,
aber ein Teil der ursprünglichen Information geht verloren.

Beispiele:

- JPEG
- MP3
- AAC
- H.264
- H.265

Typisch für:

- Fotos
- Musik
- Videos

Merksatz:

Verlustbehaftet = kleiner,
aber nicht exakt original.

Codierung, Kompression und Verschlüsselung unterscheiden

Begriff Ziel Sicherheitsfunktion
Codierung Daten in anderes Format bringen nein
Kompression Datenmenge reduzieren nein
Verschlüsselung Daten vor unbefugtem Lesen schützen ja

Wichtig:

Base64 ist Codierung,
aber keine Verschlüsselung.

ZIP ist Kompression,
aber ohne Passwort keine Verschlüsselung.

Merksatz:

Codierung ist nicht automatisch Sicherheit.

Verschlüsselung

Verschlüsselung bedeutet:

Daten werden so umgewandelt,
dass sie ohne passenden Schlüssel nicht lesbar sind.

Ziel:

Schutz der Vertraulichkeit

Beispiele:

- HTTPS
- TLS
- VPN
- E-Mail-Verschlüsselung
- Festplattenverschlüsselung

Merksatz:

Verschlüsselung schützt vor unbefugtem Lesen.

Entschlüsselung

Entschlüsselung bedeutet:

Verschlüsselte Daten werden mit dem passenden Schlüssel wieder lesbar gemacht.

Ohne passenden Schlüssel bleiben die Daten unverständlich.

Merksatz:

Entschlüsselung macht verschlüsselte Daten wieder lesbar.

TLS

TLS steht für:

Transport Layer Security

TLS schützt Daten bei der Übertragung.

Wichtige Schutzziele:

- Vertraulichkeit
- Integrität
- Authentizität

Das bekannteste Beispiel ist:

HTTPS

Merksatz:

TLS schützt Daten zwischen Client und Server.

HTTPS

HTTPS bedeutet:

HTTP über TLS

Vergleich:

Protokoll Verschlüsselung typischer Port
HTTP nein TCP 80
HTTPS ja, TLS TCP 443

Merksatz:

HTTPS = HTTP mit TLS-Schutz.

TLS im OSI-Modell

TLS wird häufig der Darstellungsschicht zugeordnet, weil es Daten verschlüsselt, entschlüsselt und schützt.

In der Praxis liegt TLS zwischen Anwendung und Transport.

Vereinfacht:

HTTP
TLS
TCP
IP
Ethernet

Merksatz:

TLS wird oft Schicht 6 zugeordnet,
hat aber praktischen Bezug zu Schicht 4 und 7.

TLS ist nicht TCP

TCP ist ein Transportprotokoll.

TLS ist eine Schutzschicht für die übertragenen Daten.

Unterschied:

Thema Einordnung
TCP Transport auf Schicht 4
TLS Verschlüsselung und Schutz
HTTP Anwendung auf Schicht 7
HTTPS HTTP über TLS

Merksatz:

TCP transportiert.
TLS schützt.
HTTP verwendet.

Zertifikat

Ein Zertifikat ist ein digitaler Vertrauensnachweis.

Es hilft dem Client zu prüfen:

Spreche ich mit dem richtigen Server?

Ein Zertifikat enthält unter anderem:

- Domainname
- öffentlicher Schlüssel
- Aussteller
- Gültigkeitszeitraum
- Signatur
- alternative Namen

Merksatz:

Zertifikat = digitaler Vertrauensnachweis.

Zertifizierungsstelle

Eine Zertifizierungsstelle wird genannt:

Certificate Authority

Kurz:

CA

Die CA stellt Zertifikate aus und signiert sie.

Der Client vertraut einem Zertifikat, wenn er der ausstellenden CA oder der Zertifikatskette vertraut.

Merksatz:

CA = vertrauenswürdige Stelle für Zertifikate.

Zertifikatskette

Eine Zertifikatskette verbindet das Serverzertifikat mit einer vertrauenswürdigen Root-CA.

Typische Bestandteile:

- Serverzertifikat
- Zwischenzertifikat
- Root-Zertifikat

Wenn ein Zwischenzertifikat fehlt, kann es zu Zertifikatswarnungen kommen.

Merksatz:

Zertifikatskette muss vollständig und vertrauenswürdig sein.

Domainname im Zertifikat

Das Zertifikat muss zum aufgerufenen Namen passen.

Beispiel:

Aufgerufen:
wiki.firma.de

Das Zertifikat muss für diesen Namen gültig sein.

Wenn das Zertifikat für einen anderen Namen gilt, zeigt der Browser eine Warnung.

Merksatz:

Aufgerufener Name muss im Zertifikat enthalten sein.

Gültigkeitszeitraum

Zertifikate sind nur für einen bestimmten Zeitraum gültig.

Wenn ein Zertifikat abgelaufen ist, zeigen Clients Warnungen oder blockieren die Verbindung.

Auch falsche Systemzeit kann Zertifikatsfehler erzeugen.

Merksatz:

Zertifikat und Systemzeit müssen gültig sein.

Selbstsigniertes Zertifikat

Ein selbstsigniertes Zertifikat wurde nicht von einer allgemein vertrauenswürdigen CA signiert.

Es kann technisch verschlüsseln, ist aber für Clients nicht automatisch vertrauenswürdig.

Typische Nutzung:

- Testumgebung
- Labor
- Homelab
- interne Systeme

Merksatz:

Selbstsigniert kann verschlüsseln,
ist aber nicht automatisch vertrauenswürdig.

Öffentlicher und privater Schlüssel

Bei asymmetrischer Kryptografie gibt es:

öffentlichen Schlüssel
privaten Schlüssel

Der öffentliche Schlüssel darf bekannt sein.

Der private Schlüssel muss geheim bleiben.

Bei TLS steckt der öffentliche Schlüssel im Zertifikat.

Merksatz:

Öffentlicher Schlüssel darf öffentlich sein.
Privater Schlüssel muss geheim bleiben.

TLS-Handshake

Beim TLS-Handshake wird die sichere Verbindung vorbereitet.

Vereinfacht:

1. Client verbindet sich mit Server.
2. Server sendet Zertifikat.
3. Client prüft Zertifikat.
4. Verfahren werden ausgehandelt.
5. Sitzungsschlüssel werden gebildet.
6. Nutzdaten werden verschlüsselt übertragen.

Merksatz:

TLS-Handshake bereitet verschlüsselte Kommunikation vor.

TCP-Handshake und TLS-Handshake unterscheiden

Bei HTTPS passiert vereinfacht:

1. TCP-Handshake
2. TLS-Handshake
3. HTTP-Kommunikation

Unterschied:

Vorgang Zweck
TCP-Handshake Transportverbindung aufbauen
TLS-Handshake sichere Verbindung aushandeln
HTTP-Kommunikation Anwendungskommunikation

Merksatz:

Erst TCP,
dann TLS,
dann HTTP.

Schutzziele von TLS

Schutzziel Bedeutung
Vertraulichkeit Schutz vor Mitlesen
Integrität Schutz vor unbemerkter Veränderung
Authentizität Prüfung der Gegenstelle

Merksatz:

TLS schützt Vertraulichkeit,
Integrität
und Authentizität.

Base64

Base64 ist eine Codierung.

Sie wandelt Binärdaten in Textzeichen um.

Typische Nutzung:

- E-Mail-Anhänge
- Tokens
- Zertifikatsdaten
- API-Daten

Wichtig:

Base64 ist leicht rückgängig zu machen.
Base64 ist keine Verschlüsselung.

Merksatz:

Base64 = Codierung,
nicht Verschlüsselung.

Hashing

Hashing ist keine Verschlüsselung.

Ein Hash ist ein Prüfwert.

Beispiele:

- SHA-256
- SHA-512

Eigenschaften:

- gleiche Eingabe ergibt gleichen Hash
- kleine Änderung ergibt anderen Hash
- Einwegfunktion
- Original soll nicht aus Hash zurückgerechnet werden

Merksatz:

Hashing prüft Integrität,
verschlüsselt aber nicht.

Passwort-Hashing

Passwörter sollten nicht im Klartext gespeichert werden.

Auch normale schnelle Hashfunktionen sind für Passwörter oft nicht ideal.

Für Passwörter nutzt man spezielle Verfahren mit Salt und Arbeitsfaktor.

Beispiele:

- bcrypt
- Argon2
- PBKDF2

Merksatz:

Passwörter sicher hashen,
nicht im Klartext speichern.

Serialisierung

Serialisierung bedeutet:

Datenstrukturen werden in ein übertragbares oder speicherbares Format umgewandelt.

Beispiel:

Objekt in Anwendung
→ JSON
→ Übertragung
→ JSON wird beim Empfänger wieder verarbeitet

Merksatz:

Serialisierung macht Daten übertragbar.

Deserialisierung

Deserialisierung ist die Rückumwandlung aus einem übertragenen Format.

Beispiel:

JSON
→ Objekt in Anwendung

Wichtig:

Unsichere Deserialisierung kann gefährlich sein,
wenn fremde Daten ungeprüft verarbeitet werden.

Merksatz:

Deserialisierung macht Daten wieder nutzbar.

MIME-Type

Ein MIME-Type beschreibt, welche Art von Daten übertragen wird.

Beispiele:

MIME-Type Bedeutung
text/html HTML-Dokument
application/json JSON-Daten
image/png PNG-Bild
image/jpeg JPEG-Bild
text/css CSS-Datei
application/pdf PDF-Dokument

Merksatz:

MIME-Type sagt dem Client,
wie Daten zu interpretieren sind.

Typische Schicht-6-Fehler

Typische Fehler auf Schicht 6 sind:

- falsche Zeichencodierung
- falscher MIME-Type
- ungültiges JSON
- ungültiges XML
- falsches Dateiformat
- defekte Kompression
- nicht unterstütztes Kompressionsverfahren
- Zertifikat abgelaufen
- Zertifikat passt nicht zum Namen
- Zertifikatskette unvollständig
- TLS-Version zu alt
- Cipher Suite nicht kompatibel
- Base64 mit Verschlüsselung verwechselt

Merksatz:

Schicht-6-Fehler betreffen Darstellung,
Format,
Codierung
oder Schutz der Daten.

Fehlerbild: Komische Zeichen

Beispiel:

Müller

wird angezeigt als:

Müller

Mögliche Ursachen:

- falsche Zeichencodierung
- falsche Datenbankcodierung
- falscher HTTP-Header
- falscher Import
- Datei falsch gespeichert

Merksatz:

Komische Zeichen = oft Codierungsproblem.

Fehlerbild: HTTPS-Warnung

Mögliche Ursachen:

- Zertifikat abgelaufen
- Domainname passt nicht
- CA nicht vertrauenswürdig
- Zwischenzertifikat fehlt
- selbstsigniertes Zertifikat
- Systemzeit falsch
- Zertifikat wurde widerrufen

Merksatz:

HTTPS-Warnung = Zertifikat und TLS prüfen.

Fehlerbild: API versteht Daten nicht

Mögliche Ursachen:

- ungültiges JSON
- falscher Content-Type
- falsche Zeichencodierung
- falsche Datentypen
- fehlende Pflichtfelder
- falsches Datumsformat
- ungültige Serialisierung

Merksatz:

API-Fehler können Format- oder Darstellungsprobleme sein.

Fehlerbild: Datei lässt sich nicht öffnen

Mögliche Ursachen:

- falsches Dateiformat
- falsche Dateiendung
- beschädigte Datei
- falscher MIME-Type
- fehlender Codec
- nicht unterstützte Kompression
- Datei unvollständig übertragen

Merksatz:

Datei-Probleme können Format- oder Codierungsprobleme sein.

Schicht 6 und Sicherheit

Schicht 6 hat starken Sicherheitsbezug.

Wichtige Themen:

- TLS
- Zertifikate
- Verschlüsselung
- Integrität
- sichere Codierung
- sichere Deserialisierung
- Hashing
- Schutz vor unsicherer Datenverarbeitung

Merksatz:

Falsche Datenverarbeitung kann Sicherheitslücken erzeugen.

Was Schicht 6 nicht macht

Schicht 6 macht nicht:

- Bits über Kabel übertragen
- MAC-Adressen verwenden
- IP-Pakete routen
- TCP-Verbindungen aufbauen
- Ports öffnen
- Sitzungen verwalten
- DNS-Namen auflösen
- konkrete Anwendung bereitstellen

Diese Aufgaben liegen auf anderen Schichten.

Merksatz:

Schicht 6 stellt Daten dar,
transportiert sie aber nicht selbst.

Prüfungswissen: wichtigste Zuordnungen

Begriff richtige Einordnung
UTF-8 Schicht 6
ASCII Schicht 6
Unicode Schicht 6
JSON Schicht 6 / 7-Bezug
XML Schicht 6 / 7-Bezug
Kompression Schicht 6
Verschlüsselung Schicht 6
TLS häufig Schicht 6, praktisch zwischen 4 und 7
Zertifikat Schicht 6 / 7-Bezug
MIME-Type Schicht 6 / 7-Bezug
Base64 Codierung, Schicht 6
Hashing Sicherheits-/Integritätsbezug
TCP Schicht 4
HTTP Schicht 7
DNS Schicht 7

Merksatz:

Codierung,
Kompression
und Verschlüsselung
sind typische Schicht-6-Themen.

Typische IHK-Fragen

In AP1 und AP2 kann zum Beispiel gefragt werden:

- Welche Aufgabe hat die Darstellungsschicht?
- Was bedeutet Datenformat?
- Was ist Zeichencodierung?
- Was ist UTF-8?
- Warum werden Umlaute manchmal falsch angezeigt?
- Was ist Kompression?
- Was ist der Unterschied zwischen verlustfrei und verlustbehaftet?
- Was ist Verschlüsselung?
- Was ist TLS?
- Was ist HTTPS?
- Warum ist Base64 keine Verschlüsselung?
- Was ist ein Zertifikat?
- Warum muss der Name zum Zertifikat passen?
- Was ist eine Zertifizierungsstelle?
- Was ist eine Zertifikatskette?
- Warum kann eine HTTPS-Warnung erscheinen?
- Was ist ein MIME-Type?
- Was ist Serialisierung?

Typische Prüfungsfallen

Schicht 6 heißt Darstellungsschicht.

Darstellung bedeutet Datenrepräsentation.

Schicht 6 ist nicht nur Bildschirmdarstellung.

UTF-8 ist eine Zeichencodierung.

ASCII ist begrenzt.

Unicode ist der Zeichensatzstandard.

JSON und XML sind Datenformate.

Kompression ist keine Verschlüsselung.

Codierung ist keine Verschlüsselung.

Base64 ist keine Verschlüsselung.

Hashing ist keine Verschlüsselung.

TLS schützt Daten bei der Übertragung.

HTTPS nutzt TLS.

TLS ist nicht TCP.

TLS ist nicht HTTPS.

Zertifikat muss zum Domainnamen passen.

Zertifikat muss gültig sein.

Client muss der CA vertrauen.

Fehlende Zwischenzertifikate können Warnungen verursachen.

Falsche Systemzeit kann Zertifikatsfehler verursachen.

MIME-Type hilft bei der Interpretation von Daten.

Schicht 6 ist in der Praxis oft eng mit Schicht 7 verbunden.

Wichtige Begriffe kurz erklärt

Begriff Kurze Erklärung
Darstellungsschicht OSI-Schicht 6
Datenformat Aufbau und Struktur von Daten
Zeichencodierung Zuordnung von Zeichen zu digitalen Werten
ASCII ältere einfache Zeichencodierung
Unicode Standard für viele Zeichen weltweit
UTF-8 verbreitete Unicode-Codierung
Kompression Verkleinerung von Daten
verlustfrei Original exakt wiederherstellbar
verlustbehaftet Datenverlust zugunsten kleinerer Größe
Verschlüsselung Daten unlesbar für Unbefugte machen
Entschlüsselung verschlüsselte Daten wieder lesbar machen
TLS Schutzschicht für Übertragung
HTTPS HTTP über TLS
Zertifikat digitaler Vertrauensnachweis
CA Zertifizierungsstelle
Zertifikatskette Vertrauenskette von Serverzertifikat zu Root-CA
MIME-Type Angabe des Medientyps
Base64 Codierung von Binärdaten als Text
Hashing Bildung eines Einweg-Prüfwerts
Serialisierung Umwandlung in übertragbares Format
Deserialisierung Rückumwandlung aus übertragbarem Format

IHK-sichere Gesamtformulierung

Die Darstellungsschicht ist Schicht 6 des OSI-Modells. Sie sorgt dafür, dass Daten in einer geeigneten Form dargestellt, codiert, komprimiert, verschlüsselt oder umgewandelt werden, damit der Empfänger sie korrekt interpretieren kann. Typische Themen sind Zeichencodierung wie UTF-8, Datenformate wie JSON oder XML, Kompression wie gzip oder ZIP, Verschlüsselung mit TLS sowie Zertifikate bei HTTPS. TLS wird häufig der Darstellungsschicht zugeordnet, liegt in der Praxis aber zwischen Anwendung und Transport. Codierung, Kompression und Verschlüsselung sind voneinander zu unterscheiden.

Wichtigste Merksätze

Schicht 6 = Darstellungsschicht.

Schicht 6 = Daten darstellen,
codieren,
komprimieren
und verschlüsseln.

Darstellung bedeutet Datenrepräsentation.

Datenformat legt den Aufbau von Daten fest.

JSON und XML sind Datenformate.

Zeichencodierung übersetzt Zeichen in digitale Werte.

ASCII ist begrenzt.

Unicode umfasst viele Zeichen.

UTF-8 ist sehr verbreitet.

Falsche Codierung erzeugt Zeichenfehler.

Kompression reduziert Datenmenge.

Verlustfrei = exakt wiederherstellbar.

Verlustbehaftet = kleiner,
aber nicht exakt original.

Verschlüsselung schützt Vertraulichkeit.

Entschlüsselung macht Daten wieder lesbar.

TLS schützt Daten bei der Übertragung.

HTTPS = HTTP über TLS.

TLS ist nicht TCP.

TLS ist nicht HTTPS.

TCP transportiert.

TLS schützt.

HTTP verwendet.

Zertifikat = Vertrauensnachweis.

CA = Zertifizierungsstelle.

Zertifikatskette muss vollständig sein.

Domainname muss zum Zertifikat passen.

Zertifikat muss gültig sein.

Base64 ist Codierung,
keine Verschlüsselung.

Hashing ist keine Verschlüsselung.

MIME-Type beschreibt den Datentyp.

Serialisierung macht Daten übertragbar.

Schicht 6 ist oft eng mit Schicht 7 verbunden.