10.11 Merksätze und Prüfungswissen zu OSI-Schicht 7
Diese Seite fasst die wichtigsten Inhalte zur OSI-Schicht 7 zusammen.
OSI-Schicht 7 heißt:
Anwendungsschicht
Die Hauptaufgabe von Schicht 7 ist:
Netzwerkdienste für Anwendungen bereitstellen.
Typische Protokolle und Dienste sind:
- HTTP
- HTTPS
- DNS
- DHCP
- SMTP
- POP3
- IMAP
- FTP
- SFTP
- FTPS
- SMB
- LDAP
- SNMP
- NTP
- SSH
- RDP
- Telnet
- APIs
Merksatz:
Schicht 7 = Netzwerkdienste für Anwendungen.
Grundidee von Schicht 7
Schicht 7 ist die oberste Schicht des OSI-Modells.
Sie ist die Schicht, die Anwendungen am nächsten ist.
Wichtig:
Die Anwendungsschicht ist nicht einfach das Programm selbst.
Besser:
Anwendungen nutzen Protokolle der Anwendungsschicht.
Beispiel:
Browser = Anwendung
HTTP / HTTPS = Protokolle der Anwendungsschicht
Merksatz:
Schicht 7 beschreibt Protokolle und Dienste,
die Anwendungen für Netzwerkkommunikation verwenden.
Schicht 7 im OSI-Modell
| Schicht | Name | Kerngedanke |
|---|---|---|
| 7 | Anwendungsschicht | Netzwerkdienste für Anwendungen |
| 6 | Darstellungsschicht | Daten darstellen, codieren, komprimieren, verschlüsseln |
| 5 | Sitzungsschicht | Sitzungen aufbauen, verwalten und beenden |
| 4 | Transportschicht | TCP, UDP, Ports |
| 3 | Vermittlungsschicht / Netzwerkschicht | IP, Routing |
| 2 | Sicherungsschicht | Frames, MAC-Adressen, VLAN |
| 1 | Bitübertragungsschicht | Bits, Signale, Medien |
Merksatz:
Schicht 7 nutzt alle darunterliegenden Schichten.
Schicht 7 und Schicht 4 unterscheiden
Ein häufiger Prüfungsfehler ist, Ports und Protokolle zu vermischen.
Beispiel:
TCP 443 = Schicht 4
HTTPS = Schicht 7 mit TLS-Bezug
Oder:
UDP 53 / TCP 53 = Schicht 4
DNS = Schicht 7
Merksatz:
Port = Schicht 4.
Dienstprotokoll = Schicht 7.
Wichtige Standardports
| Dienst | Protokoll | typischer Port |
|---|---|---|
| HTTP | TCP | 80 |
| HTTPS | TCP | 443 |
| DNS | UDP / TCP | 53 |
| DHCP-Server | UDP | 67 |
| DHCP-Client | UDP | 68 |
| SMTP | TCP | 25 |
| Submission | TCP | 587 |
| SMTPS | TCP | 465 |
| POP3 | TCP | 110 |
| POP3S | TCP | 995 |
| IMAP | TCP | 143 |
| IMAPS | TCP | 993 |
| FTP | TCP | 21 |
| SFTP | TCP | 22 |
| SSH | TCP | 22 |
| Telnet | TCP | 23 |
| SMB | TCP | 445 |
| LDAP | TCP / UDP | 389 |
| LDAPS | TCP | 636 |
| SNMP | UDP | 161 |
| SNMP-Trap | UDP | 162 |
| NTP | UDP | 123 |
| RDP | TCP | 3389 |
Merksatz:
Standardports helfen bei Prüfung und Fehlersuche,
gehören aber zur Transportschicht.
HTTP und HTTPS
HTTP steht für:
Hypertext Transfer Protocol
HTTPS steht für:
Hypertext Transfer Protocol Secure
HTTP wird für Webkommunikation genutzt.
HTTPS ist:
HTTP über TLS
Typische Ports:
HTTP:
TCP 80
HTTPS:
TCP 443
Merksatz:
HTTP = Web ohne TLS.
HTTPS = Web mit TLS.
HTTP-Request und HTTP-Response
HTTP arbeitet mit:
Request
Response
Request:
Anfrage des Clients
Response:
Antwort des Servers
Beispiel:
Browser fordert Webseite an.
Webserver liefert Antwort.
Merksatz:
HTTP arbeitet mit Anfrage und Antwort.
HTTP-Methoden
Wichtige HTTP-Methoden:
| Methode | Bedeutung |
|---|---|
| GET | Daten abrufen |
| POST | Daten senden oder erstellen |
| PUT | Ressource vollständig ersetzen |
| PATCH | Ressource teilweise ändern |
| DELETE | Ressource löschen |
| HEAD | nur Kopfzeilen abrufen |
| OPTIONS | Möglichkeiten abfragen |
Merksatz:
GET liest.
POST sendet.
PUT ersetzt.
PATCH ändert teilweise.
DELETE löscht.
HTTP-Statuscodes
HTTP-Statuscodes zeigen das Ergebnis einer Anfrage.
| Bereich | Bedeutung |
|---|---|
| 1xx | Information |
| 2xx | Erfolg |
| 3xx | Weiterleitung |
| 4xx | Clientfehler |
| 5xx | Serverfehler |
Wichtige Beispiele:
| Statuscode | Bedeutung |
|---|---|
| 200 | OK |
| 301 | dauerhaft weitergeleitet |
| 302 | vorübergehend weitergeleitet |
| 400 | fehlerhafte Anfrage |
| 401 | nicht authentifiziert |
| 403 | verboten |
| 404 | nicht gefunden |
| 500 | interner Serverfehler |
| 502 | Bad Gateway |
| 503 | Dienst nicht verfügbar |
| 504 | Gateway Timeout |
Merksatz:
2xx = Erfolg.
4xx = Clientproblem.
5xx = Serverproblem.
401 und 403 unterscheiden
401 bedeutet:
nicht authentifiziert
Der Benutzer ist nicht angemeldet oder die Anmeldung ist ungültig.
403 bedeutet:
verboten
Der Benutzer ist möglicherweise angemeldet, hat aber keine Berechtigung.
Merksatz:
401 = Wer bist du?
403 = Du darfst das nicht.
DNS
DNS steht für:
Domain Name System
DNS löst Namen in IP-Adressen auf.
Beispiel:
www.example.com
→ IP-Adresse
DNS gehört zur Anwendungsschicht, nutzt aber UDP oder TCP auf Port 53.
Merksatz:
DNS = Name zu IP-Adresse.
Wichtige DNS-Records
| Record | Bedeutung |
|---|---|
| A | Name zu IPv4-Adresse |
| AAAA | Name zu IPv6-Adresse |
| CNAME | Alias auf anderen Namen |
| MX | Mailserver einer Domain |
| NS | zuständiger Nameserver |
| TXT | Textinformationen |
| PTR | Reverse-DNS-Eintrag |
| SRV | Dienststandort |
| SOA | Verwaltungsdaten einer Zone |
Merksatz:
A = IPv4.
AAAA = IPv6.
MX = Mailserver.
PTR = Reverse Lookup.
Forward Lookup und Reverse Lookup
Forward Lookup bedeutet:
Name zu IP-Adresse
Beispiel:
server01.firma.local
→ 192.168.10.20
Reverse Lookup bedeutet:
IP-Adresse zu Name
Beispiel:
192.168.10.20
→ server01.firma.local
Merksatz:
Forward = Name zu IP.
Reverse = IP zu Name.
DNS-TTL
TTL steht für:
Time To Live
Die TTL gibt an, wie lange ein DNS-Eintrag zwischengespeichert werden darf.
Folge:
DNS-Änderungen sind nicht immer sofort überall sichtbar.
Merksatz:
TTL steuert DNS-Caching.
DHCP
DHCP steht für:
Dynamic Host Configuration Protocol
DHCP verteilt automatisch Netzwerkkonfigurationen.
Ein Client kann erhalten:
- IP-Adresse
- Subnetzmaske
- Standard-Gateway
- DNS-Server
- Domain-Suffix
- Lease-Zeit
DHCP gehört zur Anwendungsschicht, liefert aber wichtige Schicht-3-Konfiguration.
Merksatz:
DHCP = automatische IP-Konfiguration.
DHCP-DORA
Der klassische DHCP-Ablauf heißt:
DORA
DORA steht für:
Discover
Offer
Request
Acknowledge
Ablauf:
Client sucht DHCP-Server.
Server bietet Konfiguration an.
Client fordert Angebot an.
Server bestätigt Vergabe.
Merksatz:
DHCP-Ablauf = DORA.
DHCP-Relay
DHCP startet häufig mit Broadcast.
Router leiten Broadcasts normalerweise nicht einfach weiter.
Wenn DHCP-Client und DHCP-Server in verschiedenen Netzen liegen, braucht man:
DHCP-Relay
Bei manchen Herstellern heißt das:
IP Helper Address
Merksatz:
DHCP-Relay bringt DHCP-Anfragen über Netzgrenzen.
APIPA
Wenn ein Windows-Client keine DHCP-Adresse erhält, kann er sich selbst eine Adresse aus diesem Bereich geben:
169.254.0.0/16
Das nennt man:
APIPA
Typisches Fehlerbild:
Client hat 169.254.x.x
Mögliche Ursache:
DHCP fehlgeschlagen
Merksatz:
169.254.x.x deutet oft auf DHCP-Probleme hin.
E-Mail-Protokolle
Die wichtigsten E-Mail-Protokolle sind:
SMTP
POP3
IMAP
Grundregel:
SMTP sendet.
POP3 und IMAP empfangen.
Merksatz:
SMTP raus.
POP3/IMAP rein.
SMTP
SMTP steht für:
Simple Mail Transfer Protocol
SMTP wird verwendet für:
- E-Mail senden
- E-Mail zwischen Mailservern weiterleiten
Typische Ports:
TCP 25:
Mailserver zu Mailserver
TCP 587:
Submission, also authentifiziertes Einreichen durch Clients
TCP 465:
SMTPS, also SMTP direkt über TLS
Merksatz:
SMTP = E-Mail senden und transportieren.
POP3
POP3 steht für:
Post Office Protocol Version 3
POP3 dient zum Abrufen von E-Mails.
Typische Ports:
POP3:
TCP 110
POP3S:
TCP 995
POP3 lädt E-Mails eher einfach ab und ist weniger gut für mehrere Geräte geeignet.
Merksatz:
POP3 = E-Mail abrufen.
IMAP
IMAP steht für:
Internet Message Access Protocol
IMAP dient zum Abrufen und Verwalten von E-Mails auf dem Server.
Typische Ports:
IMAP:
TCP 143
IMAPS:
TCP 993
IMAP eignet sich gut für mehrere Geräte, weil E-Mails und Ordner synchronisiert werden.
Merksatz:
IMAP = E-Mails auf dem Server verwalten und synchronisieren.
SPF, DKIM und DMARC
Diese Verfahren helfen bei E-Mail-Sicherheit.
| Verfahren | Hauptaufgabe |
|---|---|
| SPF | legt erlaubte sendende Server fest |
| DKIM | signiert E-Mails kryptografisch |
| DMARC | legt Umgang mit SPF-/DKIM-Fehlern fest |
Merksatz:
SPF erlaubt.
DKIM signiert.
DMARC entscheidet.
FTP, SFTP und FTPS
Diese Protokolle dienen der Dateiübertragung.
| Protokoll | Bedeutung | Sicherheit |
|---|---|---|
| FTP | File Transfer Protocol | klassisch unverschlüsselt |
| SFTP | SSH File Transfer Protocol | über SSH verschlüsselt |
| FTPS | FTP mit TLS | über TLS geschützt |
Typische Ports:
FTP:
TCP 21
SFTP:
TCP 22
FTPS implizit:
TCP 990
Merksatz:
FTP unverschlüsselt.
SFTP über SSH.
FTPS über TLS.
SFTP und FTPS nicht verwechseln
SFTP ist:
Dateiübertragung über SSH
FTPS ist:
FTP mit TLS
Das sind unterschiedliche Protokolle.
Merksatz:
SFTP ist nicht FTPS.
SMB
SMB steht für:
Server Message Block
SMB dient für:
- Datei-Freigaben
- Drucker-Freigaben
- Netzlaufwerke
- NAS-Freigaben
- Windows-Freigaben
Typischer Port:
TCP 445
Beispiel für einen UNC-Pfad:
\\server01\freigabe
Merksatz:
SMB = Datei- und Druckerfreigaben.
SMB-Berechtigungen
Bei SMB sind meist zwei Ebenen wichtig:
Freigabeberechtigungen
Dateisystemberechtigungen
Beispiel:
Freigabe erlaubt Vollzugriff.
Dateisystem erlaubt nur Lesen.
Ergebnis:
Benutzer kann nur lesen.
Merksatz:
Die strengere Berechtigung begrenzt den Zugriff.
LDAP
LDAP steht für:
Lightweight Directory Access Protocol
LDAP dient dem Zugriff auf Verzeichnisdienste.
Typische Nutzung:
- Benutzer suchen
- Gruppen prüfen
- Anmeldungen unterstützen
- zentrale Identitätsinformationen abfragen
Wichtige Ports:
LDAP:
TCP/UDP 389
LDAPS:
TCP 636
Merksatz:
LDAP = Zugriff auf Verzeichnisdienste.
Active Directory und LDAP
Active Directory nutzt LDAP, ist aber nicht nur LDAP.
Active Directory nutzt außerdem unter anderem:
- DNS
- Kerberos
- Gruppenrichtlinien
- Verzeichnisdatenbank
- Replikation
Merksatz:
LDAP ist ein wichtiger Teil von Active Directory,
aber nicht das ganze Active Directory.
SNMP
SNMP steht für:
Simple Network Management Protocol
SNMP dient zur Überwachung und Verwaltung von Netzwerkgeräten.
Typische Geräte:
- Switches
- Router
- Firewalls
- Drucker
- Server
- USV
- Access Points
Wichtige Ports:
SNMP-Abfrage:
UDP 161
SNMP-Trap:
UDP 162
Merksatz:
SNMP = Netzwerkgeräte überwachen.
SNMPv3
SNMPv3 ist sicherer als ältere SNMP-Versionen.
SNMPv3 kann bieten:
- Authentifizierung
- Verschlüsselung
- Integritätsschutz
- Benutzerkonzept
Ältere Varianten mit Community-String sind weniger sicher.
Merksatz:
SNMPv3 bevorzugen.
NTP
NTP steht für:
Network Time Protocol
NTP synchronisiert die Uhrzeit von Systemen.
Typischer Port:
UDP 123
Korrekte Zeit ist wichtig für:
- Zertifikate
- Kerberos
- Logs
- Monitoring
- Fehlersuche
- Backups
- Authentifizierung
Merksatz:
NTP = Zeitsynchronisation.
SSH
SSH steht für:
Secure Shell
SSH dient sicherer Fernadministration über eine Kommandozeile.
Typischer Port:
TCP 22
SSH wird häufig genutzt für:
- Linux-Server
- Netzwerkgeräte
- Firewalls
- NAS-Systeme
- SFTP
- Automatisierung
Merksatz:
SSH = sicherer Fernzugriff auf die Shell.
RDP
RDP steht für:
Remote Desktop Protocol
RDP dient grafischem Fernzugriff.
Typischer Port:
TCP 3389
RDP ist besonders bei Windows-Systemen verbreitet.
Wichtig:
RDP sollte nicht ungeschützt direkt aus dem Internet erreichbar sein.
Merksatz:
RDP = grafischer Fernzugriff.
Telnet
Telnet ist ein älteres Fernzugriffsprotokoll.
Typischer Port:
TCP 23
Problem:
Telnet ist unverschlüsselt.
Benutzername, Passwort und Befehle können im Klartext übertragen werden.
Merksatz:
Telnet vermeiden.
SSH verwenden.
Authentifizierung
Authentifizierung bedeutet:
Identität prüfen.
Frage:
Wer bist du?
Beispiele:
- Benutzername und Passwort
- SSH-Schlüssel
- Zertifikat
- Smartcard
- MFA-Code
- Token
Merksatz:
Authentifizierung = Identität prüfen.
Autorisierung
Autorisierung bedeutet:
Rechte prüfen.
Frage:
Was darfst du?
Beispiele:
- Datei lesen
- Datei ändern
- Adminbereich öffnen
- API verwenden
- Benutzer anlegen
- Server verwalten
Merksatz:
Autorisierung = Rechte prüfen.
Authentifizierung und Autorisierung unterscheiden
| Begriff | Frage | Beispiel |
|---|---|---|
| Authentifizierung | Wer bist du? | Benutzer meldet sich an |
| Autorisierung | Was darfst du? | Benutzer darf bestimmten Ordner öffnen |
Merksatz:
Angemeldet bedeutet nicht automatisch berechtigt.
MFA
MFA steht für:
Multi-Faktor-Authentifizierung
Dabei werden mehrere Faktoren kombiniert.
Beispiele:
- Passwort
- Smartphone-App
- Hardware-Token
- Fingerabdruck
- Smartcard
Merksatz:
MFA schützt zusätzlich,
wenn ein Passwort gestohlen wurde.
SSO
SSO steht für:
Single Sign-on
SSO bedeutet:
Einmal anmelden,
mehrere Dienste nutzen.
Typische Bestandteile:
- Identity Provider
- Service Provider
- Token
- zentrale Identität
Merksatz:
SSO = einmal anmelden,
mehrere Dienste nutzen.
Token und Session
Token:
digitaler Zugriffsnachweis
Session:
Sitzung zwischen Client und Anwendung
Cookie zur Zuordnung einer Sitzung
Wichtig:
Tokens und Session-Cookies müssen geschützt werden,
weil sie Zugriff ermöglichen können.
Merksatz:
Token und Session-Cookie wie Zugangsdaten schützen.
Least Privilege
Least Privilege bedeutet:
Benutzer und Dienste erhalten nur die Rechte,
die sie wirklich benötigen.
Beispiel:
Dienst braucht nur Leserechte.
Dann bekommt er keine Schreibrechte.
Merksatz:
Nur so viele Rechte wie nötig,
so wenige wie möglich.
Typische Schicht-7-Fehler
Typische Fehler auf Schicht 7 sind:
- DNS löst falsch auf
- HTTP 404
- HTTP 500
- HTTP 502
- Login funktioniert nicht
- Zugriff verweigert
- API lehnt Anfrage ab
- falscher Content-Type
- ungültiges JSON
- Mail kommt nicht an
- Mail landet im Spam
- SMB-Freigabe verweigert Zugriff
- LDAP-Bind schlägt fehl
- SNMP-Werte fehlen
- NTP synchronisiert nicht
- SSH Permission Denied
- RDP-Anmeldung abgelehnt
Merksatz:
Schicht-7-Fehler betreffen Dienst,
Inhalt,
Anmeldung
oder Rechte.
Fehlersuche auf Schicht 7
Eine sinnvolle Reihenfolge:
1. Fehlermeldung genau lesen.
2. Betroffene Benutzer und Systeme eingrenzen.
3. Dienst und Protokoll bestimmen.
4. DNS und Hostname prüfen.
5. IP-Erreichbarkeit prüfen.
6. Port prüfen.
7. TLS oder Zertifikat prüfen.
8. Dienststatus prüfen.
9. Anmeldung prüfen.
10. Berechtigung prüfen.
11. Datenformat prüfen.
12. Logs prüfen.
13. letzte Änderungen prüfen.
Merksatz:
Erst eingrenzen,
dann Schicht für Schicht prüfen.
Wichtigste Abgrenzung zu unteren Schichten
| Aussage | Einordnung |
|---|---|
| Kabel steckt nicht | Schicht 1 |
| VLAN falsch | Schicht 2 |
| Gateway falsch | Schicht 3 |
| Port blockiert | Schicht 4 |
| TLS-Zertifikat ungültig | Schicht 6 |
| HTTP 404 | Schicht 7 |
| Login falsch | Schicht 7 |
| Rechte fehlen | Schicht 7 |
| DNS-Record falsch | Schicht 7 |
Merksatz:
Schicht 7 beginnt dort,
wo der konkrete Dienstinhalt geprüft wird.
Typische Prüfungsfallen
Schicht 7 heißt Anwendungsschicht.
Schicht 7 ist nicht einfach das Programm selbst.
Anwendungen nutzen Schicht-7-Protokolle.
Port gehört zu Schicht 4.
Dienstprotokoll gehört zu Schicht 7.
DNS gehört zu Schicht 7.
DHCP gehört zu Schicht 7,
obwohl es IP-Konfiguration verteilt.
HTTP gehört zu Schicht 7.
HTTPS ist HTTP über TLS.
SMTP sendet E-Mails.
POP3 und IMAP empfangen E-Mails.
POP3 lädt eher herunter.
IMAP synchronisiert besser.
FTP ist klassisch unverschlüsselt.
SFTP ist nicht FTPS.
SMB nutzt TCP 445.
LDAP ist nicht das ganze Active Directory.
SNMPv3 ist sicherer als SNMPv1/v2c.
NTP-Probleme können Zertifikats- und Loginprobleme verursachen.
SSH ist sicherer als Telnet.
RDP nicht ungeschützt ins Internet öffnen.
Authentifizierung ist nicht Autorisierung.
Anmeldung bedeutet nicht automatisch Berechtigung.
Offener Port bedeutet nicht automatisch,
dass die Anwendung funktioniert.
Wichtige Begriffe kurz erklärt
| Begriff | Kurze Erklärung |
|---|---|
| Anwendungsschicht | OSI-Schicht 7 |
| Dienst | Netzwerkfunktion für Anwendungen |
| Protokoll | Regelwerk für Kommunikation |
| HTTP | Webprotokoll |
| HTTPS | HTTP über TLS |
| DNS | Namensauflösung |
| DHCP | automatische IP-Konfiguration |
| SMTP | E-Mail senden |
| POP3 | E-Mail abrufen |
| IMAP | E-Mail abrufen und verwalten |
| FTP | klassische Dateiübertragung |
| SFTP | Dateiübertragung über SSH |
| FTPS | FTP mit TLS |
| SMB | Datei- und Druckerfreigaben |
| LDAP | Verzeichnisdienstzugriff |
| SNMP | Netzwerkmanagement |
| NTP | Zeitsynchronisation |
| SSH | sicherer Shell-Zugriff |
| RDP | grafischer Fernzugriff |
| Telnet | altes unverschlüsseltes Fernzugriffsprotokoll |
| API | Schnittstelle zwischen Anwendungen |
| Authentifizierung | Identität prüfen |
| Autorisierung | Rechte prüfen |
| MFA | Multi-Faktor-Authentifizierung |
| SSO | Single Sign-on |
| Token | digitaler Zugriffsnachweis |
| Session | Sitzung zwischen Client und Anwendung |
| Least Privilege | nur notwendige Rechte vergeben |
IHK-sichere Gesamtformulierung
Die Anwendungsschicht ist Schicht 7 des OSI-Modells. Sie stellt Netzwerkdienste für Anwendungen bereit. Typische Protokolle sind HTTP, HTTPS, DNS, DHCP, SMTP, POP3, IMAP, FTP, SFTP, FTPS, SMB, LDAP, SNMP, NTP, SSH, RDP und Telnet. Die Anwendungsschicht ist nicht das Programm selbst, sondern beschreibt die Protokolle und Dienste, die Anwendungen zur Kommunikation verwenden. Ports gehören zur Transportschicht, während die eigentlichen Dienstprotokolle zur Anwendungsschicht gehören. Fehler auf Schicht 7 betreffen häufig DNS, HTTP-Statuscodes, Anmeldungen, Berechtigungen, APIs, Datenformate, Maildienste, Dateifreigaben oder Dienstlogs.
Wichtigste Merksätze
Schicht 7 = Anwendungsschicht.
Schicht 7 = Netzwerkdienste für Anwendungen.
Anwendung nutzt Protokoll.
Protokoll gehört zu Schicht 7.
Port gehört zu Schicht 4.
HTTP = Webprotokoll.
HTTPS = HTTP über TLS.
DNS = Name zu IP-Adresse.
DHCP = automatische IP-Konfiguration.
SMTP sendet.
POP3 ruft ab.
IMAP synchronisiert.
FTP ist klassisch unverschlüsselt.
SFTP läuft über SSH.
FTPS nutzt TLS.
SMB = Datei- und Druckerfreigaben.
LDAP = Verzeichnisdienstzugriff.
SNMP = Netzwerküberwachung.
NTP = Zeitsynchronisation.
SSH = sicherer Fernzugriff.
RDP = grafischer Fernzugriff.
Telnet ist unsicher.
Authentifizierung = Wer bist du?
Autorisierung = Was darfst du?
Anmeldung ist nicht gleich Berechtigung.
MFA erhöht die Sicherheit.
Least Privilege immer beachten.
Offener Port heißt nicht:
Anwendung funktioniert.
Schicht-7-Fehler mit Dienst,
Protokoll,
Anmeldung,
Rechten,
Daten
und Logs prüfen.