はじめに
コンピュータネットワークの基盤を支える重要な概念の1つにOSI参照モデルがあります。
このモデルは、通信プロトコルを7つの階層に分け、各階層が特定の役割を担っています。
今回はその中から、データリンク層に着目していきます。
データリンク層とは？
データリンク層の主な役割は、同一ネットワーク上の直接接続されたデバイス間でデータのフレーム（パケット）を転送する事です。
具体的には以下のような役割を担っています。
フレーム化
データリンク層は上位層(ネットワーク層)から受け取ったパケットを「フレーム」という単位に変換します。
フレームはデータを効率的に転送するための小さなデータブロックです。このフレームには送信先と送信元のアドレス、エラーチェック情報などが含まれています。
物理アドレス指定
データリンク層は物理アドレス(MACアドレス)を使用してデータを送信先デバイスに届けます。
MACアドレスとは、ネットワークデバイス固有の識別子で、デバイス間において重要な役割を果たします。
エラーチェックと訂正
この層では、データの送信中に発生するエラーを検出し、可能であれば訂正します。
これには、フレームにエラーチェック情報（例：CRC＝巡回冗長検査）を追加し、受信側でデータの整合性を確認する仕組みがあります。
フロー制御と輻輳(ふくそう)制御
データの流れを制御し、ネットワークの輻輳（混雑）を防ぐ役割もデータリンク層は担っています。
これにより、データの送受信がスムーズに行われ、ネットワークのパフォーマンスが維持されます。
データリンク層のプロトコル
データリンク層の代表的なプロトコルには以下のようなものがあります。
Ethernet(イーサネット)
Ethernetは、最も一般的なデータリンク層のプロトコルです。
LAN(ローカルエリアネットワーク)で広く使用されており、データのフレーム化、アドレス指定、エラーチェックなどの機能を提供します。
PPP(Point-to-Point Protocol)
PPPは、ポイントツーポイント接続で使用されるプロトコルです。
（例：電話回線を使用したダイヤルアップ接続等）
ユーザ認証、暗号化、圧縮などの機能を提供します。
Wi-Fi(無線LAN)
無線ネットワークで使用されるプロトコルがWi-Fiで、データリンク層の一部として動作しています。
Wi-Fiは、無線通信の特性に合わせたフレーム化、アドレス指定、エラーチェック機能を提供します。
データリンク層の重要性
データリンク層は、ネットワーク通信の基盤を支える非常に重要な層で、以下のような要素があります。
信頼性の確保
エラーチェックと訂正機能があるので、信頼性の高いデータ通信を実現できます。
この機能のおかげで、データが正確かつ完全な状態で送信先に届くことを保証します。
効率的なデータ転送
フレーム化の仕組みにより、データリンク層は大きなデータを小さなフレームに分割し、効率的なデータ転送を実現します。
物理層との連携
データリンク層は、物理層とも密接に連携しており、物理層がデータの物理的な送信を担当するのに対し、データリンク層はデータの形式やエラー処理を担当します。
この連携によって、データの送受信がスムーズに行えるのです。
データリンク層のまとめ
データリンク層も他の層と同じくネットワーク通信における重要な役割を果たしており、その機能は多岐にわたります。
データリンク層や他の階層も知っていくことで、更に広い視野でネットワーク技術を理解できるようになるので、今後も継続して学んでいきたいです。
データリンク層の上の層にはネットワーク層があります。
ネットワーク層について詳しく知りたい方はこちら。
