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Die Darstellungsschicht, die auch als Präsentationsschicht bezeichnet wird, interagiert besonders eng mit der ihr folgenden Anwendungsschicht. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, Daten so darzustellen, dass sie von beiden Seiten, also dem sendenden System und dem empfangenden System, verstanden und interpretiert werden können. Dafür wird auf der Anwendungsschicht zunächst festgelegt, wie Daten strukturiert werden sollen und welche Typen und Werte zulässig sind.
Aus diesen Angaben wird automatisch ein Befehlssatz beziehungsweise eine abstrakte Transfersyntax erstellt. Der Darstellungsschicht kommt nun die Aufgabe zu, die Daten so zu übertragen, dass sie zwar lesbar sind, ihre enthaltenen Informationen aber auch nicht verändert werden.
Eine zweite wichtige Aufgabe, die in den meisten Fällen auf der Ebene der Darstellungsschicht stattfindet, ist die Verschlüsselung und Entschlüsselung von Daten. Hierfür werden die Informationen zunächst auf der Seite des Senders verschlüsselt und dann im verschlüsselten Zustand an den Empfänger gesendet. Über die Darstellungsschicht werden dazu Schlüssel und Verschlüsselungsverfahren ausgetauscht. Dadurch erhält die Seite des Empfängers die Möglichkeit, die unlesbaren Daten zu entschlüsseln und in ein Format zu bringen, das verständlich und auswertbar ist.
Die dritte Funktion der OSI-Darstellungsschicht ist die sogenannte Serialisierung von Objekten, welche über den Presentation Layer verwaltet wird. Dafür werden komplexe Anwendungsdatenobjekte so übersetzt, dass sie leichter zu transportieren sind und auf der Empfängerseite besser gespeichert werden können. Dies erleichtert den Datentransfer auch bei anspruchsvollen Dateien und ermöglicht der empfangenden Seite den schnellen und fehlerlosen Wiederaufbau des Objektes. Dieses wird zurück in ein Format gewandelt, welches von der Anwendung ausgeführt werden kann. Das führt außerdem dazu, dass in der eigentlichen Anwendung keine Funktionen implementiert werden müssen, die zur Kompression benötigt werden.