19.2 OSI- und TCP/IP-Spickzettel
Dieser Spickzettel fasst die wichtigsten Punkte zum OSI-Modell und TCP/IP-Modell kompakt zusammen.
Er dient zur schnellen Wiederholung vor Prüfung, Klassenarbeit oder praktischer Fehlersuche.
Merksatz:
OSI ist das Denkmodell.
TCP/IP ist das Praxismodell.
OSI-Modell Überblick
| Schicht | Name | Hauptaufgabe | Typische Begriffe |
|---|---|---|---|
| 7 | Anwendungsschicht | Netzwerkdienste für Anwendungen | HTTP, DNS, DHCP, SMTP, SMB |
| 6 | Darstellungsschicht | Datenformat, Codierung, Verschlüsselung | TLS, SSL, Zeichensatz, Kompression |
| 5 | Sitzungsschicht | Sitzungen aufbauen, halten, beenden | Session, Token, Cookie, Timeout |
| 4 | Transportschicht | Ende-zu-Ende-Kommunikation | TCP, UDP, Ports |
| 3 | Vermittlungsschicht | logische Adressierung und Routing | IP, ICMP, Router, Gateway |
| 2 | Sicherungsschicht | lokale Übertragung im Netzwerksegment | MAC, Ethernet, Switch, VLAN, ARP |
| 1 | Bitübertragungsschicht | Übertragung von Bits als Signale | Kabel, Funk, Stecker, Signal |
Merksatz:
OSI-Schichten von oben:
Anwendung,
Darstellung,
Sitzung,
Transport,
Vermittlung,
Sicherung,
Bitübertragung.
OSI-Schichten kurz erklärt
| Schicht | Kurzbeschreibung |
|---|---|
| 7 Anwendung | Protokolle und Dienste, mit denen Anwendungen kommunizieren |
| 6 Darstellung | Daten werden passend dargestellt, codiert, komprimiert oder verschlüsselt |
| 5 Sitzung | Kommunikationssitzungen werden verwaltet |
| 4 Transport | Daten werden Prozessen über Ports zugeordnet |
| 3 Vermittlung | Pakete werden über Netze hinweg geroutet |
| 2 Sicherung | Frames werden im lokalen Netz über MAC-Adressen übertragen |
| 1 Bitübertragung | Bits werden elektrisch, optisch oder per Funk übertragen |
Merksatz:
Je höher die Schicht,
desto näher an der Anwendung.
Je niedriger die Schicht,
desto näher am Medium.
TCP/IP-Modell Überblick
| TCP/IP-Schicht | Entspricht grob OSI | Hauptaufgabe | Beispiele |
|---|---|---|---|
| Anwendung | OSI 5 bis 7 | Anwendungsprotokolle | HTTP, DNS, DHCP, SMTP |
| Transport | OSI 4 | Ende-zu-Ende-Kommunikation | TCP, UDP |
| Internet | OSI 3 | Adressierung und Routing | IP, ICMP |
| Netzzugang | OSI 1 bis 2 | lokale Übertragung | Ethernet, WLAN, MAC |
Merksatz:
TCP/IP fasst mehrere OSI-Schichten zusammen.
OSI-Modell und TCP/IP-Modell vergleichen
| OSI-Modell | TCP/IP-Modell |
|---|---|
| theoretisches Referenzmodell | praxisnahes Internetmodell |
| 7 Schichten | meistens 4 Schichten |
| feiner aufgeteilt | gröber zusammengefasst |
| gut für Fehlersuche und Erklärung | gut für reale Protokolle |
| Darstellung und Sitzung getrennt | in Anwendung zusammengefasst |
Merksatz:
OSI erklärt genauer.
TCP/IP beschreibt die praktische Internetkommunikation.
Zuordnung OSI zu TCP/IP
| OSI-Schicht | OSI-Name | TCP/IP-Schicht |
|---|---|---|
| 7 | Anwendung | Anwendung |
| 6 | Darstellung | Anwendung |
| 5 | Sitzung | Anwendung |
| 4 | Transport | Transport |
| 3 | Vermittlung | Internet |
| 2 | Sicherung | Netzzugang |
| 1 | Bitübertragung | Netzzugang |
Merksatz:
TCP/IP-Anwendungsschicht umfasst OSI 5,
6
und 7.
Kapselung beim Senden
Beim Senden werden Daten schrittweise verpackt.
Reihenfolge:
Anwendung erzeugt Daten.
Transportschicht ergänzt TCP- oder UDP-Informationen.
Internetschicht ergänzt IP-Adressen.
Sicherungsschicht ergänzt MAC-Adressen.
Bitübertragungsschicht überträgt Bits als Signal.
Merksatz:
Jede Schicht ergänzt eigene Steuerinformationen.
Entkapselung beim Empfangen
Beim Empfangen werden die Verpackungen wieder entfernt.
Reihenfolge:
Bits werden empfangen.
Frame wird geprüft.
IP-Paket wird ausgewertet.
TCP- oder UDP-Information wird ausgewertet.
Daten werden an die Anwendung übergeben.
Merksatz:
Empfangen ist Kapselung rückwärts.
PDU-Begriffe
PDU bedeutet:
Protocol Data Unit
Damit ist die Dateneinheit einer Schicht gemeint.
| Schicht | PDU |
|---|---|
| Anwendung | Daten |
| Transport | Segment bei TCP, Datagramm bei UDP |
| Vermittlung / Internet | Paket |
| Sicherung | Frame |
| Bitübertragung | Bits |
Merksatz:
Daten werden zu Segmenten,
Paketen,
Frames
und Bits.
Adressarten nach Schicht
| Adressart | Schicht | Zweck |
|---|---|---|
| MAC-Adresse | Schicht 2 | lokale Zustellung im LAN |
| IP-Adresse | Schicht 3 | logische Zustellung über Netze |
| Portnummer | Schicht 4 | Zuordnung zu Dienst oder Prozess |
| Name / URL | Schicht 7 | menschenlesbarer Zugriff auf Dienste |
Merksatz:
MAC lokal.
IP logisch.
Port Dienst.
Name Anwendung.
Schicht 1: Bitübertragung
Aufgabe:
Bits als elektrische,
optische
oder Funk-Signale übertragen.
Typische Themen:
Kabel
Stecker
Glasfaser
Funk
Signalqualität
Dämpfung
Link
Geschwindigkeit
Duplex
Auto-Negotiation
Typische Fehler:
Kabel defekt
Stecker falsch
kein Link
falsche Geschwindigkeit
Störung
Dämpfung zu hoch
Merksatz:
Schicht 1 fragt:
Kommt überhaupt ein Signal an?
Schicht 2: Sicherung
Aufgabe:
lokale Kommunikation im gleichen Netzwerksegment.
Typische Themen:
Ethernet
MAC-Adresse
Switch
VLAN
ARP
Frame
MAC-Adresstabelle
STP
Broadcast
Typische Fehler:
falsches VLAN
Switchport falsch
ARP-Problem
MAC-Flooding
Loop
Broadcast-Sturm
Duplexproblem
Merksatz:
Schicht 2 fragt:
Funktioniert die lokale Zustellung?
Schicht 3: Vermittlung
Aufgabe:
Kommunikation zwischen verschiedenen Netzen.
Typische Themen:
IP-Adresse
Subnetzmaske
Gateway
Routing
ICMP
Router
NAT
IPv4
IPv6
Typische Fehler:
falsche IP-Adresse
falsche Subnetzmaske
falsches Gateway
fehlende Route
Routingfehler
NAT-Problem
ICMP blockiert
Merksatz:
Schicht 3 fragt:
Findet das Paket den Weg ins Zielnetz?
Schicht 4: Transport
Aufgabe:
Daten dem richtigen Dienst oder Prozess zuordnen.
Typische Themen:
TCP
UDP
Ports
Verbindungsaufbau
Zustellung
Flusskontrolle
Segment
Datagramm
Typische Fehler:
Port blockiert
Dienst lauscht nicht
falsches Protokoll
TCP-Verbindung scheitert
UDP-Antwort fehlt
Firewall blockiert Port
Merksatz:
Schicht 4 fragt:
Ist der richtige Dienst über den richtigen Port erreichbar?
Schicht 5: Sitzung
Aufgabe:
Kommunikationssitzungen verwalten.
Typische Themen:
Session
Sitzung
Token
Cookie
Timeout
Wiederaufnahme
Sitzungs-ID
Typische Fehler:
Session abgelaufen
Cookie fehlt
Token ungültig
Sitzung wird getrennt
Load Balancer ohne Session Persistence
Merksatz:
Schicht 5 fragt:
Bleibt die Kommunikationssitzung bestehen?
Schicht 6: Darstellung
Aufgabe:
Daten passend darstellen,
codieren,
komprimieren
oder verschlüsseln.
Typische Themen:
TLS
SSL
Zertifikat
Zeichensatz
Codierung
Kompression
Dateiformat
Typische Fehler:
Zertifikat abgelaufen
Hostname passt nicht
falscher Zeichensatz
TLS-Version inkompatibel
Zertifikatskette fehlerhaft
Merksatz:
Schicht 6 fragt:
Können die Daten richtig dargestellt und geschützt werden?
Schicht 7: Anwendung
Aufgabe:
Dienste und Protokolle für Anwendungen bereitstellen.
Typische Themen:
HTTP
HTTPS
DNS
DHCP
SMTP
IMAP
POP3
SMB
LDAP
SNMP
NTP
Typische Fehler:
DNS löst nicht auf
DHCP vergibt keine IP
Webseite liefert Fehler
Mailversand funktioniert nicht
Freigabe nicht erreichbar
Anwendung falsch konfiguriert
Merksatz:
Schicht 7 fragt:
Funktioniert der konkrete Anwendungsdienst?
Fehlersuche nach OSI-Modell
Sinnvolle Reihenfolge:
1. Schicht 1:
Kabel,
Link,
WLAN,
Signal
2. Schicht 2:
VLAN,
MAC,
Switch,
ARP
3. Schicht 3:
IP,
Maske,
Gateway,
Routing
4. Schicht 4:
TCP,
UDP,
Port,
Firewall
5. Schicht 5 bis 7:
Session,
TLS,
DNS,
DHCP,
HTTP,
Anwendung
Merksatz:
Erst Verbindung,
dann Adresse,
dann Dienst,
dann Anwendung.
Typische Fehlerbilder nach Schichten
| Fehlerbild | Wahrscheinliche Schicht |
|---|---|
| kein Link am Switchport | Schicht 1 |
| falsches VLAN | Schicht 2 |
| ARP findet keine MAC-Adresse | Schicht 2 |
| falsche IP-Adresse | Schicht 3 |
| Gateway falsch | Schicht 3 |
| Route fehlt | Schicht 3 |
| Port nicht erreichbar | Schicht 4 |
| TCP-Verbindung scheitert | Schicht 4 |
| Session läuft ab | Schicht 5 |
| Zertifikatswarnung | Schicht 6 |
| DNS-Name wird nicht aufgelöst | Schicht 7 |
| HTTP 500 | Schicht 7 |
Merksatz:
Fehlerbild einer Schicht zuordnen,
dann gezielt prüfen.
Typische Protokolle nach Schicht
| Protokoll | Schicht | Zweck |
|---|---|---|
| Ethernet | 2 | lokale Frame-Übertragung |
| ARP | 2 / zwischen 2 und 3 | IPv4 zu MAC auflösen |
| IP | 3 | logische Adressierung |
| ICMP | 3 | Diagnose und Fehlermeldungen |
| TCP | 4 | zuverlässiger Transport |
| UDP | 4 | verbindungsloser Transport |
| TLS | 6 | Verschlüsselung und Zertifikate |
| DNS | 7 | Namensauflösung |
| DHCP | 7 | automatische IP-Konfiguration |
| HTTP | 7 | Webkommunikation |
| SMTP | 7 | E-Mail-Versand |
| SMB | 7 | Datei- und Druckfreigaben |
Merksatz:
Protokolle immer ihrer Aufgabe zuordnen,
nicht nur auswendig lernen.
Typische Geräte nach Schicht
| Gerät | Typische Schicht | Aufgabe |
|---|---|---|
| Kabel | 1 | Signal übertragen |
| Repeater | 1 | Signal weitergeben |
| Hub | 1 | Bits an alle Ports weitergeben |
| Switch | 2 | Frames anhand MAC weiterleiten |
| Access Point | 2 | WLAN-Zugang ins LAN |
| Router | 3 | Netze verbinden |
| Layer-3-Switch | 3 | Routing zwischen VLANs |
| Firewall | 3 bis 7 | Verkehr filtern |
| Load Balancer | 4 bis 7 | Verkehr verteilen |
| Proxy | 7 | Anwendungsverkehr vermitteln |
Merksatz:
Geräte können je nach Funktion auf mehreren Schichten arbeiten.
Wichtige Prüfungsfalle: Gerät nicht starr einordnen
Ein Gerät kann mehrere Funktionen haben.
Beispiele:
Eine Firewall kann auf Schicht 3 IPs filtern,
auf Schicht 4 Ports filtern
und auf Schicht 7 Anwendungen prüfen.
Ein Layer-3-Switch kann switchen
und routen.
Ein Access Point arbeitet für WLAN-Zugang hauptsächlich auf Schicht 2,
kann aber zusätzliche Sicherheitsfunktionen bieten.
Merksatz:
Entscheidend ist die Funktion,
nicht nur der Gerätename.
Typische Werkzeuge nach Schicht
| Werkzeug | Hilft bei |
|---|---|
| Kabeltester | Schicht 1 |
| Switchport-Status | Schicht 1 / 2 |
| ARP-Tabelle | Schicht 2 |
| ping | Schicht 3 |
| traceroute / tracert | Schicht 3 |
| ipconfig / ip addr | Schicht 3 |
| route print / ip route | Schicht 3 |
| netstat / ss | Schicht 4 |
| nslookup / dig | Schicht 7 |
| curl | Schicht 7 |
| Wireshark | mehrere Schichten |
Merksatz:
Das richtige Werkzeug hängt von der vermuteten Schicht ab.
Mini-Diagnose: IP geht, Name nicht
Fehlerbild:
Zugriff per IP-Adresse funktioniert.
Zugriff per Name funktioniert nicht.
Wahrscheinliche Schicht:
Schicht 7
Wahrscheinliches Thema:
DNS
Prüfen:
DNS-Server
DNS-Eintrag
DNS-Suffix
DNS-Cache
Split-DNS bei VPN
Merksatz:
IP ja,
Name nein:
DNS.
Mini-Diagnose: lokal geht, extern nicht
Fehlerbild:
Geräte im gleichen Netz sind erreichbar.
Internet oder andere Netze nicht.
Wahrscheinliche Schicht:
Schicht 3
Wahrscheinliches Thema:
Gateway,
Routing,
NAT
oder Firewall
Prüfen:
Gateway
Routing-Tabelle
NAT
Firewall-Regeln
Providerverbindung
Merksatz:
Lokal ja,
extern nein:
Gateway und Routing prüfen.
Mini-Diagnose: Host geht, Dienst nicht
Fehlerbild:
Server ist per ping erreichbar.
Anwendung oder Dienst aber nicht.
Wahrscheinliche Schicht:
Schicht 4 bis 7
Wahrscheinliches Thema:
Port,
Dienststatus,
Firewall
oder Anwendung
Prüfen:
Port offen?
Dienst läuft?
Firewall erlaubt?
Dienst lauscht auf richtiger Schnittstelle?
Logs prüfen.
Merksatz:
Host erreichbar heißt nicht,
dass der Dienst funktioniert.
Mini-Diagnose: Zertifikatswarnung
Fehlerbild:
Browser oder Anwendung meldet Zertifikatsfehler.
Wahrscheinliche Schicht:
Schicht 6
Prüfen:
Ablaufdatum
Hostname
Zertifikatskette
Uhrzeit
falsches Zertifikat
TLS-Konfiguration
Merksatz:
Zertifikatsfehler:
Name,
Ablauf,
Kette
und Zeit prüfen.
Mini-Diagnose: falsche automatische IP
Fehlerbild:
Client hat 169.254.x.x.
Wahrscheinliche Schicht:
Schicht 7 mit DHCP,
aber Ursache kann auch Schicht 1,
2
oder 3 sein.
Prüfen:
Netzwerkverbindung
VLAN
DHCP-Server
DHCP-Scope
DHCP-Relay
Firewall
Lease-Bereich
Merksatz:
169.254.x.x bedeutet:
DHCP wurde nicht erfolgreich erreicht.
Typische IHK-Fragen
In AP1 und AP2 kann zum Beispiel gefragt werden:
- Nennen Sie die sieben OSI-Schichten.
- Ordnen Sie TCP/IP-Schichten den OSI-Schichten zu.
- Erklären Sie Kapselung.
- Was ist eine PDU?
- Ordnen Sie MAC-Adresse,
IP-Adresse
und Port den passenden Schichten zu.
- Auf welcher Schicht arbeitet ein Switch?
- Auf welcher Schicht arbeitet ein Router?
- Welche Schicht ist bei DNS betroffen?
- Welche Schicht ist bei Routing betroffen?
- Welche Schicht ist bei TCP und UDP betroffen?
- Warum hilft das OSI-Modell bei der Fehlersuche?
- Warum ist TCP/IP praxisnäher als OSI?
- Warum kann eine Firewall mehreren Schichten zugeordnet werden?
Typische Prüfungsfallen
OSI und TCP/IP verwechseln.
TCP/IP-Anwendungsschicht nur mit OSI 7 gleichsetzen.
MAC-Adresse der falschen Schicht zuordnen.
IP-Adresse mit MAC-Adresse verwechseln.
Port als Schicht-3-Thema einordnen.
Switch und Router verwechseln.
DNS und DHCP beide einfach nur als „Netzwerk“ bezeichnen.
TLS nur als Anwendung sehen,
obwohl es zur Darstellung/Verschlüsselung passt.
ping als vollständigen Anwendungstest verstehen.
Gerät starr einer Schicht zuordnen,
obwohl die Funktion entscheidend ist.
Merksatz:
Nicht der Name entscheidet,
sondern die Aufgabe im Kommunikationsprozess.
IHK-sichere Kurzformulierung
Das OSI-Modell ist ein siebenschichtiges Referenzmodell zur Beschreibung von Netzwerkkommunikation und Fehlersuche. Die Schichten reichen von der Bitübertragungsschicht bis zur Anwendungsschicht. Das TCP/IP-Modell ist praxisnäher und besteht meist aus Anwendung, Transport, Internet und Netzzugang. Dabei entspricht die TCP/IP-Anwendungsschicht grob den OSI-Schichten 5 bis 7, die Transportschicht OSI 4, die Internetschicht OSI 3 und die Netzzugangsschicht OSI 1 bis 2. Bei der Kapselung ergänzt jede Schicht eigene Steuerinformationen. MAC-Adressen gehören zu Schicht 2, IP-Adressen zu Schicht 3 und Ports zu Schicht 4. Für die Fehlersuche hilft das OSI-Modell, Probleme systematisch von unten nach oben einzugrenzen.
Merksätze
OSI ist das Denkmodell.
TCP/IP ist das Praxismodell.
OSI hat 7 Schichten.
TCP/IP hat meistens 4 Schichten.
TCP/IP-Anwendung umfasst OSI 5 bis 7.
TCP/IP-Transport entspricht OSI 4.
TCP/IP-Internet entspricht OSI 3.
TCP/IP-Netzzugang umfasst OSI 1 bis 2.
Kapselung verpackt Daten schrittweise.
Entkapselung entpackt Daten schrittweise.
PDU bedeutet Protocol Data Unit.
Daten werden zu Segmenten,
Paketen,
Frames
und Bits.
MAC-Adresse ist Schicht 2.
IP-Adresse ist Schicht 3.
Port ist Schicht 4.
Name oder URL ist Schicht 7.
Schicht 1 prüft Signal.
Schicht 2 prüft lokale Zustellung.
Schicht 3 prüft Routing.
Schicht 4 prüft Ports.
Schicht 5 prüft Sitzungen.
Schicht 6 prüft Darstellung und Verschlüsselung.
Schicht 7 prüft den Anwendungsdienst.
Switch arbeitet hauptsächlich auf Schicht 2.
Router arbeitet auf Schicht 3.
Firewall kann mehrere Schichten betreffen.
DNS ist Anwendungsschicht.
DHCP ist Anwendungsschicht.
TCP und UDP sind Transportschicht.
IP und ICMP gehören zur Vermittlungsschicht.
ARP verbindet IPv4 und MAC im lokalen Netz.
Fehler immer schichtweise eingrenzen.
Erst Verbindung,
dann Adresse,
dann Dienst,
dann Anwendung.