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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

SchichtNameKerngedanke
7AnwendungsschichtNetzwerkdienste für Anwendungen
6DarstellungsschichtDaten darstellen, codieren, komprimieren, verschlüsseln
5SitzungsschichtSitzungen aufbauen, verwalten und beenden
4TransportschichtTCP, UDP, Ports
3Vermittlungsschicht / NetzwerkschichtIP, Routing
2SicherungsschichtFrames, MAC-Adressen, VLAN
1BitübertragungsschichtBits, 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

DienstProtokolltypischer Port
HTTPTCP80
HTTPSTCP443
DNSUDP / TCP53
DHCP-ServerUDP67
DHCP-ClientUDP68
SMTPTCP25
SubmissionTCP587
SMTPSTCP465
POP3TCP110
POP3STCP995
IMAPTCP143
IMAPSTCP993
FTPTCP21
SFTPTCP22
SSHTCP22
TelnetTCP23
SMBTCP445
LDAPTCP / UDP389
LDAPSTCP636
SNMPUDP161
SNMP-TrapUDP162
NTPUDP123
RDPTCP3389

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:

MethodeBedeutung
GETDaten abrufen
POSTDaten senden oder erstellen
PUTRessource vollständig ersetzen
PATCHRessource teilweise ändern
DELETERessource löschen
HEADnur Kopfzeilen abrufen
OPTIONSMöglichkeiten abfragen

Merksatz:

GET liest.
POST sendet.
PUT ersetzt.
PATCH ändert teilweise.
DELETE löscht.

HTTP-Statuscodes

HTTP-Statuscodes zeigen das Ergebnis einer Anfrage.

BereichBedeutung
1xxInformation
2xxErfolg
3xxWeiterleitung
4xxClientfehler
5xxServerfehler

Wichtige Beispiele:

StatuscodeBedeutung
200OK
301dauerhaft weitergeleitet
302vorübergehend weitergeleitet
400fehlerhafte Anfrage
401nicht authentifiziert
403verboten
404nicht gefunden
500interner Serverfehler
502Bad Gateway
503Dienst nicht verfügbar
504Gateway 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

RecordBedeutung
AName zu IPv4-Adresse
AAAAName zu IPv6-Adresse
CNAMEAlias auf anderen Namen
MXMailserver einer Domain
NSzuständiger Nameserver
TXTTextinformationen
PTRReverse-DNS-Eintrag
SRVDienststandort
SOAVerwaltungsdaten 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.

VerfahrenHauptaufgabe
SPFlegt erlaubte sendende Server fest
DKIMsigniert E-Mails kryptografisch
DMARClegt Umgang mit SPF-/DKIM-Fehlern fest

Merksatz:

SPF erlaubt.
DKIM signiert.
DMARC entscheidet.

FTP, SFTP und FTPS

Diese Protokolle dienen der Dateiübertragung.

ProtokollBedeutungSicherheit
FTPFile Transfer Protocolklassisch unverschlüsselt
SFTPSSH File Transfer Protocolüber SSH verschlüsselt
FTPSFTP mit TLSüber 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

BegriffFrageBeispiel
AuthentifizierungWer bist du?Benutzer meldet sich an
AutorisierungWas 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

Session-Cookie:

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

AussageEinordnung
Kabel steckt nichtSchicht 1
VLAN falschSchicht 2
Gateway falschSchicht 3
Port blockiertSchicht 4
TLS-Zertifikat ungültigSchicht 6
HTTP 404Schicht 7
Login falschSchicht 7
Rechte fehlenSchicht 7
DNS-Record falschSchicht 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

BegriffKurze Erklärung
AnwendungsschichtOSI-Schicht 7
DienstNetzwerkfunktion für Anwendungen
ProtokollRegelwerk für Kommunikation
HTTPWebprotokoll
HTTPSHTTP über TLS
DNSNamensauflösung
DHCPautomatische IP-Konfiguration
SMTPE-Mail senden
POP3E-Mail abrufen
IMAPE-Mail abrufen und verwalten
FTPklassische Dateiübertragung
SFTPDateiübertragung über SSH
FTPSFTP mit TLS
SMBDatei- und Druckerfreigaben
LDAPVerzeichnisdienstzugriff
SNMPNetzwerkmanagement
NTPZeitsynchronisation
SSHsicherer Shell-Zugriff
RDPgrafischer Fernzugriff
Telnetaltes unverschlüsseltes Fernzugriffsprotokoll
APISchnittstelle zwischen Anwendungen
AuthentifizierungIdentität prüfen
AutorisierungRechte prüfen
MFAMulti-Faktor-Authentifizierung
SSOSingle Sign-on
Tokendigitaler Zugriffsnachweis
SessionSitzung zwischen Client und Anwendung
Least Privilegenur 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.