データリンク層【data link layer】リンク層 / 第2層 / レイヤ2 / layer 2 / L2 / ネットワークインターフェース層 / ネットワークアクセス層

概要

データリンク層（data link layer）とは、プロトコルの機能階層の一つで、回線やネットワークで物理的に繋がれた二台の機器の間でデータの受け渡しを行うもの。OSI参照モデルでは第2層、TCP/IP階層モデルでは第1層にあたり、イーサネット(Ethernet)やWi-Fiがよく知られる。

ネットワークにおけるデータの伝送手順や形式を定めた通信規約を「プロトコル」（protocol）という。一つのプロトコルは通常ある一つの特定の役割を持っており、人間やアプリケーションに近い側から物理的な装置に近いものまで何種類かを階層型に組み合わせて用いる。

プロトコルの役割を階層構造で整理したモデルとして「OSI参照モデル」と「TCP/IP階層モデル」（DARPAモデル）がよく用いられるが、データリンク層はいずれにも含まれ、OSIでは2番目の層で物理層とネットワーク層の間、TCP/IPでは最下層で物理的な機能を含む概念である。

この層の主な役割は、直に接続されて信号の送受信が可能な別の機器（二地点間の回線の場合は相手方）へ上位のプロトコルから依頼されたデータを確実に伝送することである。具体的には、通信相手の識別や認識、伝送路上の信号の衝突の検知や回避、データの送受信単位（フレーム）への分割や組み立て、伝送途上での誤り検知・訂正などである。

プロトコルの例

データリンク層のプロトコルおよび通信規格の例としては、有線LANの標準である「イーサネット」（Ethernet）および関連仕様を定めたIEEE 802.3シリーズや、無線LANの標準である「Wi-Fi」および関連仕様を定めたIEEE 802.11シリーズなどがよく知られる。

過去にはATM（非同期転送モード）やフレームリレー、FDDI、トークンリングなど様々な伝送規格が用いられた。様々な物理回線やネットワークを通じて二地点間を結びつける「PPP」（Point-to-Point Protocol）や、派生仕様のPPPoE、PPTPなどもこの層のプロトコルに含まれる。

両モデル間の違いと「第2層」という表記

TCP/IPはOSIモデルとは無関係に設計されたため、OSIのデータリンク層とTCP/IPのリンク層は似た概念であるが同一のものではない。OSIモデルでは物理層の上に位置するため「第2層」と呼ばれるが、TCP/IPでは物理層については関知しないか、リンク層の仕様の一部とみなされるため、リンク層が最下層となっている。

歴史的経緯で、TCP/IPのプロトコル階層をOSIモデルに従って分類・解釈する方法が広まったため、現在でもイーサネットやWi-Fi、PPPなどを指して「レイヤ2」「L2」と分類したり、イーサネットの仕様に基づいて中継を行うネットワークスイッチを「L2スイッチ」と呼ぶことが多い。

MAC副層とLLC副層

IEEE 802規格群では、データリンク層を物理層側の「MAC副層」（Media Access Control：メディアアクセス制御）とネットワーク層側の「LLC」（Logical Link Control：論理リンク制御、IEEE 802.2）副層に分割している。

MACは物理層の各方式の媒体や通信方式の違いに応じて最適なものを定める一方、LLCはこれらの違いを吸収してネットワーク層側から統一的な方法でアクセスできるようなっている。有線LAN標準がイーサネットに事実上統一されたためこの区分自体は無意味になったが、現在でもデータリンク層のことをMAC（層）と呼んだり、「MACアドレス」などの名称にその名を残している。

(2024.2.7更新)