データリンク層は、OSI参照モデルで通信を7つに分けた段のうち、下から2番目にあたります。
1つ下の物理層が0と1をそのまま流すだけなのに対して、この段からは「誰に渡すか」と「ちゃんと渡せたか」を見るようになります。「レイヤー2」「L2」と呼ばれるのもこの段です。
この記事では、データリンク層が実際に何をしているのかを、ネットワークが専門ではない方に向けて解説します。仕事の名前がよく似ているトランスポート層との違いも、規格の原文をもとに整理します。
目次
データリンク層の役割とは？ MACアドレスで隣の機器まで届ける段
データリンク層は、直接つながっている相手との間でデータを受け渡す段です。「直接つながっている」というのは、あいだにルーターを挟まない範囲という意味です。
荷物を送る仕事にたとえるなら、隣の営業所へ渡すときの手続きにあたります。最終的な届け先がどこかは、この段では扱いません。今つながっている相手に、確実に手渡すことだけを考えます。
手渡す相手を名指しするために使う番号が MACアドレスです。機器1台ごとに割り当てられていて、ルーターを挟まない範囲で相手を特定するのに使われます。
この範囲を「同じネットワークの中」と呼ぶ解説もありますが、1つ上の第3層はネットワーク層という名前です。同じ「ネットワーク」でも、層の名前として使うときと「ルーターを挟まない範囲」を指すときがあります。この記事では、まぎれないよう後者を「ルーターを挟まない範囲」と書きます。
MACアドレスは「今つながっている相手」を指す番号、IPアドレスは「最終的な届け先」を指す番号です。荷物でいえば、MACアドレスが次に渡す営業所、IPアドレスが伝票に書かれた宛先住所にあたります。2つの違いはIPアドレスとMACアドレスの違いの記事で詳しく扱っています。
データリンク層の具体的な機能は4つ
MACアドレスで相手を名指しするほかに、次の4つの仕事をしています。
- ビットの並びをフレームに区切る
- 届いたものが壊れていないか確かめる
- 相手が受け取れる速さに合わせる
- 同時に送り出してぶつからないようにする
ビットの並びをフレームに区切る
物理層から上がってくるのは、0と1がひたすら並んだものです。そのままでは、どこからどこまでが1つのまとまりなのか分かりません。
そこでデータリンク層が「ここからここまでが1つ」という区切りを付けます。この区切られたひとまとまりをフレームと呼びます。文章でいえば、続けて流れてくる文字に句読点を打つような働きです。
OSI参照モデルを定めた ITU-T 勧告 X.200（原文は英語）は、この働きを「区切りと同期（delimiting and synchronization）」と呼び、注記に「これらの機能はフレーミングと呼ばれることがある」と添えています（7.6.4.5・2026年8月15日確認）。
届いたものが壊れていないか確かめる（誤り検出・エラーチェック）
ケーブルや電波を通るあいだに、信号が乱れて0と1が変わってしまうことがあります。データリンク層は、届いたフレームが送られたときのままかどうかを確かめます。
X.200 は、データリンク層について「物理層で起こりうる誤りを検出し、場合によっては訂正する」と定めています（7.6.2.2）。つまり、主に確かめるのは1つ下の段で起きた不具合です。あわせて原文は、相手側のデータリンク層の動作不良による誤りも検出の対象に挙げています（7.6.4.7）。
誤りを見つけたあとの扱いは、使っているしくみによって変わります。X.200 の書き方が「検出し、場合によっては訂正する」となっているのはそのためで、その場で直すこともあれば、そのフレームを捨てて上の段に任せることもあります。
相手が受け取れる速さに合わせる
送る側が速く、受け取る側が遅いと、処理が追いつかずにあふれてしまいます。そこで「少し待ってほしい」と伝えて速さを合わせるしくみがあります。これをフロー制御と呼びます。
ここで合わせているのは、あくまでつながっている相手との間だけです。送り主から受取人までの全体で調整するわけではありません。この違いは後ほど詳しく見ます。
同時に送り出してぶつからないようにする
1本の線や同じ電波を複数の機器で分け合っていると、みんなが同時に送り出したときにぶつかってしまいます。そうならないよう、送り出す順番を決める取り決めもこの段にあります。
有線LANでは、スイッチングハブが宛先の口にだけデータを送るため、ぶつかりにくくなっています。一方、無線LANは同じ電波をみんなで分け合うので、順番を待つしくみが今も働いています。
トランスポート層と名前が似ている仕事の違い
データリンク層を調べていると、上のほうにあるトランスポート層（第4層）でも「フロー制御」「誤りの検出」という同じ言葉が出てきます。
これは言葉が同じだけで、見ている範囲が違います。X.200 はトランスポート層の機能に「エンドツーエンド（end-to-end）」という言葉を付けて区別しています（7.4.4.1.1）。日本語にすると「端から端まで」です。
| 仕事 | データリンク層（第2層） | トランスポート層（第4層） |
|---|---|---|
| 見ている範囲 | つながっている隣の機器との間 | 送り主から受取人まで全体 |
| フロー制御 | 隣の機器があふれないよう待たせる | 相手のパソコンがあふれないよう調整する |
| 誤りの検出 | 物理層で起きた乱れを見つける | 途中で丸ごと失われた分も含めて見つける |
| データの区切り方 | ビットの並びをフレームに区切る | 大きなデータを運べる大きさに切り分ける |
「データリンク層が大きなデータを小さく分割する」と説明されることがありますが、X.200 が定めているのはそうではありません。この段の「分割（splitting）」は、1つのつながりを複数の物理的な線に分けて運ぶことを指します（7.6.4.4）。
大きなデータを小さく切り分けるのは、トランスポート層（7.4.4.1.1）と、ネットワーク層のIPが担当しています。データリンク層がやっているのは、あくまで区切りを付けることです。
データリンク層で動く機器
この段の代表的な取り決めが、有線のイーサネットと無線のWi-Fiです。ふだん「LANケーブルでつなぐ」「Wi-Fiにつなぐ」と言っているものは、この2つのことだと思ってください。
ただし、この2つはこの段だけの取り決めではありません。どんな電気や電波で送るか（物理層）と、どう区切って誰に渡すか（データリンク層）を、まとめて1つの規格として決めています。層はあくまで役割を整理するための地図なので、実際の規格が段の境目にきれいに収まるとは限りません。
そして、MACアドレスを見て動く機器が、この段の機器です。
| 機器 | していること |
|---|---|
| スイッチングハブ（L2スイッチ） | MACアドレスを見て、宛先の口にだけ送る |
| ブリッジ | 2つのネットワークをつなぎ、必要なものだけ通す |
| 無線LANのアクセスポイント | 電波と有線のあいだでフレームを渡す |
1つ下の物理層にもハブがありますが、そちらは中身を見ずにそのまま流し直すだけです。宛先を見て振り分けるかどうかが、2つの段の分かれ目になります。
まとめ
この記事では、OSI参照モデルの第2層にあたるデータリンク層について解説しました。
- 直接つながっている相手との間で、データを受け渡す段
- 相手を名指しするのに MACアドレスを使う
- この段の仕事は4つ。フレームに区切る／壊れていないか確かめる／相手が受け取れる速さに合わせる／同時に送り出してぶつからないようにする
- 代表的な取り決めはイーサネット（有線）とWi-Fi（無線）
- 「フロー制御」「誤りの検出」はトランスポート層にもあるが、見ている範囲が違う
- X.200 が定める第2層の仕事に、大きなデータを小さく切り分けることは入っていない
1つ上の段では、ルーターをまたいだ先まで届けるための経路選びが始まります。
この記事で引用した条項は、ITU-T 勧告 X.200 の 7.6 節（データリンク層）と 7.4 節（トランスポート層）です。