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データリンク層とは?OSI参照モデルを図解でわかりやすく解説

2020年03月25日
データリンク層
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はじめに

OSI参照モデルでは、階層が7階層に細分化されています。その7階層の中でデータリンク層の役割について見ていきましょう。

データリンク層とは

データリンクは通信回線のことを指します。データリンク層は、OSI参照モデルのレイヤ2(L2)の規格であり、隣接するノード(コンピューターネットワークを構成する機器)と正確に通信をするためのルールが決められています。通信が始まって最初のデータの送信先はケーブルなどでつながるノードです。不特定多数のノードにデータが届いてしまうことなく、受け取って欲しいノードのみがデータを受信できるルールが必要となります。

データリンク層では、隣接機器を特定するために、MACアドレスなどの物理アドレスを利用してどこからどこに、伝送するデータなのかを判断します。また、送信中にデータが壊れていないかどうかも確認するルールが決められています。

  • CHECK ポイント
  • 特定のMACアドレスにのみ通信するためのルールを決めている。
  • 通信中のデータが壊れていないかのチェックが可能。

MACアドレスとは

Medium Access Controlの略です。データーリンク層は目的のノードにのみデータを届ける役割がありますが、特定の宛先にのみ送るためには宛先が必要です。その宛先として使われるのがMACアドレスです。

ネットワーク機器やコンピューターのイーサネット用のポートをイーサネットインターフェースと呼びます。イーサネットインターフェースには固有(2つとして同じものがない)のMACアドレスが設定されていて、製造時に割り振られた後変更することはできません。そのため確実に目的とした宛先にデータを届けることが可能となります。

MACアドレスは全体として48ビットで構成され、上位24ビットはベンダーコードと呼ばれており、各メーカーに割り振られた番号。下位24ビットはシリアル番号と呼ばれ、各メーカーが重複しないように、端末固有に割り振った番号。というルールがあります。

データリンク層とは

データリンク層の主な役割

データリンク層では、次のことを定義しています。

媒体や送信相手にデータを送り出すときのタイミング

同一のネットワークであるイーサネットLAN内で端末からデータを送信する際、データ同士が衝突しないように、データを送信するタイミングを確認して送信します。

※イーサネット・・・LANに採用されている通信規格。

伝送中に発生したエラーの検出と対処方法

データを送信中にエラーが発生した際はエラーの認識をします。そしてどのような対処をするかを決めています。

データ(フレーム)の構造

データリンク層のPDU(protocol data unit)であるフレームの構造を規格として定めています。

データの送信元および宛先の識別方法

データリンク層ではMACアドレスを使用してデータをやり取りする相手を識別しています。やり取りする相手はもちろん、隣り合う機器になります。

データリンク層で動作する主な機器

データリンク層で動作する機器として、ブリッジとスイッチ(スイッチングハブ、L2スイッチとも呼ばれる)があります。

スイッチ(スイッチングハブ、L2スイッチ)

スイッチは多くのポートがあるブリッジと考えてよいです。ブリッジとの大きな違いはフレームの処理する際にブリッジはソフトウェアで処理をするのに対してスイッチはハードウェアによって処理が行われます。最近はスイッチの機能発展が目覚ましくL3スイッチやL4スイッチ、L7スイッチと非常に多くの機能をもつ機器もあります。

スイッチ(スイッチングハブ、L2スイッチ)

OSI参照モデルの7階層のひとつと言われるデータリンク層について解説してきましたが、OSI参照モデルについて網羅的に知るためは、こちら2つの記事も参考にしてみてください。OSI参照モデルをわかりやすく解説ではOSI参照モデルの概要について解説しています。

OSI参照モデルの物理層を分かりやすく解説 の記事ではOSI参照モデルにおける7階層の中で物理層の役割について解説しています。併せて参考にされてください。

まとめ(今日の4か条)

  1. データリンク層はOSI参照モデルの第2層(L2)に位置しておりPDUは「フレーム」となる。
  2. データリンク層では、隣接する機器と通信をするためのルールが決められている。
  3. データリンク層で使われる主流の規格は「イーサネット」と呼ばれる
  4. データリンク層の主な機器はスイッチなどがありMACアドレスで通信を行う。
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