OSI TCP/IP-Netzwerkmodelle: Protokolle und Schwachstellen

Referenzhandbuch zu OSI- und TCP/IP-Netzwerkmodellen und Protokollen für Entwickler

Das OSI-Modell definiert sieben Schichten zur Strukturierung von Netzwerkinteraktionen, während TCP/IP es auf vier vereinfacht. Dies hilft zu verstehen, wie Daten in jeder Stufe transformiert werden: von Bits in der physischen Schicht bis zu Benutzerdaten in der Anwendungsschicht.

| OSI-Schicht | TCP/IP-Schicht | PDU | Zweck |

|-------------------|---------------------|------------------|-----------------------------------------------------------------------|

| 7. Anwendungsschicht | 4. Anwendungsschicht | Daten | Schnittstelle für Anwendungen und Dienste: HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH, IMAP, POP3, TFTP, NTP, DHCP, SNMP, BGP, RIP |

| 6. Darstellungsschicht | In Anwendungsschicht integriert | Daten | Datensyntax: Verschlüsselung, Komprimierung, Codierung (TLS/SSL, ASN.1, XDR, MIME) |

| 5. Sitzungsschicht | In Anwendungsschicht integriert | Daten | Sitzungsverwaltung (NetBIOS, RPC, PPTP, SOCKS, SDP) |

| 4. Transportschicht | 3. Transportschicht | Segment/Datagramm | Zuverlässige oder schnelle Zustellung: TCP, UDP, SCTP, QUIC |

| 3. Netzwerkschicht | 2. Internet | Paket | Routing: IP (IPv4/IPv6), ICMP, OSPF, EIGRP, IPsec, GRE, IGMP |

| 2. Datenlinkschicht | 1. Netzzugriff | Rahmen | Lokale Zustellung per MAC: Ethernet, Wi-Fi, PPP, HDLC, Frame Relay, STP, LACP, PPPoE |

| 1. Physische Schicht | In Netzzugriff enthalten | Bit | Signalübertragung: Kabel, Funkwellen, Hubs, USB, RS-232 |

Detaillierte Übersicht über Protokolle der Datenlinkschicht

Die Datenlinkschicht sorgt für die Zustellung innerhalb eines LAN mittels MAC-Adressen. Ethernet (IEEE 802.3) bildet Rahmen im Ethernet-II-(DIX)-Format und ist anfällig für VLAN Hopping, ARP Spoofing, MAC Flooding. Tools: ip link, ethtool, wireshark.

Wi-Fi (IEEE 802.11) arbeitet auf 2.4/5/6 GHz und ist anfällig für WPA2/WPA3-Cracking, Evil Twin, Deauthentication. WPA2 verwendet AES-CCMP, WPA3 verwendet SAE zum Schutz vor Brute-Force-Angriffen. Befehle: aircrack-ng, iw, wpa_supplicant.

• VLAN (IEEE 802.1Q): Fügt ein 4-Byte-Tag zum Ethernet-Rahmen hinzu. Risiken: VLAN Hopping, Double Tagging. Konfiguration: ip link add link ... type vlan.
• ARP: Broadcast-Anfrage für IP-zu-MAC. Schwachstellen: Spoofing, Cache Poisoning. Prüfen: arp -a, arping.
• PPP: LCP für die Verbindung, NCP für Protokolle, PAP/CHAP. Risiken: Credential Theft. Verwaltung: pppd, pon/poff.
• STP/RSTP/MSTP: Blockiert Schleifen, RSTP beschleunigt die Konvergenz. Angriffe: Root Bridge Hijacking, BPDU Flooding.
• LACP (802.3ad): Link-Aggregation. Probleme: Fehlkonfiguration, Hash Collision.
• LLDP/CDP: Nachbarschaftserkennung, Risiken: Information Disclosure. lldpctl, show cdp neighbors.
• PPPoE: PPP über Ethernet für WAN (DSL, FTTx). Schwachstellen: Session Hijacking.

Protokolle der Netzwerkschicht und Routing

Die Netzwerkschicht übernimmt das Routing zwischen Netzwerken. IPv4/IPv6: 32/128-Bit-Adressen, SLAAC in IPv6. Angriffe: IP Spoofing, NDP Spoofing. Diagnose: ping, traceroute, ip route.

NAT/PAT ermöglicht ausgehenden Traffic über eine einzige öffentliche IP, bricht die End-to-End-Konnektivität. ICMP für Diagnosen (ping, traceroute), anfällig für Flood und Tunneling.

Routing:

• BGP (L7, TCP/179): Zwischen AS, attributbasierte Richtlinien. Risiken: Hijacking, Route Leaks. show ip bgp, bird.
• RIP (L7, UDP/520): IGP nach Hop-Anzahl. show ip rip, frr.
• OSPF (L3, Protokoll 89): Dijkstras SPF-Algorithmus. show ip ospf.
• IPsec: AH/ESP in Transport-/Tunnelmodi. strongswan.

Transportschicht und darüber

TCP (L4): 3-Wege-Handshake, Flusssteuerung. Schwachstellen: SYN Flood, Hijacking. netstat, ss.

UDP (L4): verbindungslos, für Geschwindigkeit. Angriffe: Flood, Amplification. nc -u, iperf3.

QUIC (L4/L7, über UDP): 0-RTT, integriertes TLS. curl --http3.

Anwendungsschicht:

• HTTP/HTTPS (80/443): GET/POST-Methoden. Risiken: XSS, CSRF.
• DNS (53 UDP/TCP): TCP für Zonen >512 Bytes. dig, nslookup.
• DHCP (67/68): DORA-Prozess. dhclient.
• SSH (22): Schlüssel, Fingerprint. ssh, scp.
• FTP/SFTP (20/21, 22): Klartext in FTP.
• SMTP/IMAP/POP3: 25/465/587, 143/993, 110/995.
• SNMP (161/162 UDP): v3 ist sicher. snmpwalk.
• NTP (123 UDP): Amplification.

Wichtige Erkenntnisse

• OSI hat 7 Schichten für die Theorie, TCP/IP 4 für die Praxis; Protokolle werden entsprechend zugeordnet.
• Datenlinkschicht konzentriert sich auf MAC und Rahmen: Ethernet, Wi-Fi, VLAN, ARP.
• Netzwerkschicht: IP-Adressierung, Routing (BGP, OSPF), Sicherheit (IPsec).
• Transportschicht: TCP für Zuverlässigkeit, UDP/QUIC für Geschwindigkeit.
• Anwendungsschicht: HTTP, DNS, SSH – mit Schwerpunkt auf Verschlüsselung und Authentifizierung.

— Editorial Team