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コンピュータネットワークにおいて、リンク層はインターネットプロトコルスイート（インターネットのネットワークアーキテクチャ）の最下層です。リンク層は、ホストが物理的に接続されているリンクに限定された、一連のメソッドと通信プロトコルです。リンクは、ネットワーク内のホストまたはノードを相互接続するために使用される物理的かつ論理的なネットワークコンポーネントであり、リンクプロトコルは、ネットワークセグメント内の隣接するネットワークノード間でのみ動作する一連のメソッドと標準です。
インターネットプロトコルスイートとOSIモデルでは階層化の意味合いが異なるにもかかわらず、リンク層はOSIのデータリンク層（レイヤー2）と物理層（レイヤー1）の組み合わせとして説明されることがある。
リンク層については、RFC 1122およびRFC 1123で説明されています。RFC 1122では、イーサネットなどのローカルエリアネットワークプロトコルやその他のIEEE 802ネットワーク（Wi-Fiなど）、およびポイントツーポイントプロトコル（PPP）などのフレーミングプロトコルがリンク層に属するとされています。
EthernetやIEEE 802.3仕様などのローカルエリアネットワーク規格は、 TCP/IPモデルではなく、 7層のOSIモデルの用語を使用しています。TCP/IPモデルは一般的に物理仕様を考慮しておらず、リンク上でメディアレベルのフレームを配信できる動作可能なネットワークインフラストラクチャを前提としています。そのため、TCP/IPモデルの定義であるRFC 1122およびRFC 1123では、ハードウェアの問題や物理データ伝送については議論されておらず、これらの側面に関する標準も設定されていません。一部の教科書の著者は、物理データ伝送の側面はリンク層の一部であるという解釈を支持しています。[ 1 ] [ 2 ] 一方、物理データ伝送の標準は通信プロトコルとはみなされず、TCP/IPモデルの一部ではないと考える著者もいます。[ 3 ] [ 4 ]これらの著者は、リンク層の下にハードウェア層または物理層があると想定しており、階層化の説明を修正する際に、リンク層の代わりにOSI用語のデータリンク層を採用している著者もいます。 TCP/IPモデルの前身であるARPAnet参照モデル（RFC 908、1982年）では、リンク層の側面は、ネットワークアクセス層、ネットワークアクセスプロトコル、ネットワーク層など、定義が曖昧な複数の用語で呼ばれており、その次の上位層はインターネットワーク層と呼ばれています。現代の教科書の中には、ネットワークインターフェース層、ホスト・トゥ・ネットワーク層、ネットワークアクセス層が、リンク層またはデータリンク層の同義語として登場し、多くの場合、物理層も含まれています。
TCP/IP モデルでは、リンク層はホストが直接接続されたネットワーク上で通信するために使用するプロトコルのセットです。特定のリンク層またはメディアアクセスプロトコルは、使用されているネットワーク技術によって異なります。[ 5 ]リンク層フレームは、ネットワーク間で変更されずにルーティングされるのではなく、ローカルリンク上で配信されます。ネットワーク間のルーティングは、ゲートウェイまたは IP ルータによってインターネット層で実行されます。[ 6 ]
リンク層アドレス解決に関連するプロトコルと機能には、IP アドレスなどのプロトコル アドレスをイーサネット アドレスなどのローカル ネットワーク アドレスにマッピングするアドレス解決プロトコル( ARP) [ 7 ]、ハードウェア アドレスからプロトコル アドレスを取得するためのデータ リンク層プロトコルとして規定された逆アドレス解決プロトコル(RARP) [ 8 ] 、および同じリンク上の IPv6 ノードがリンク層アドレスを決定するために使用するIPv6の近隣探索 (Neighbor Discovery)があり、これは IPv4 ARP に部分的に対応しています[ 9 ] 。
TCP/IP モデルのリンク層は、オープンシステム相互接続(OSI) モデルの単一の層に正確には対応していません。RFC 1122では、インターネット プロトコル スイートはアプリケーション層、トランスポート層、インターネット層、リンク層から構成されていると説明されており、最下層はホストが直接接続されたネットワーク上で通信するために使用する「リンク層」または「メディア アクセス層」プロトコルであると説明されています。[ 10 ]一方、OSI 基本参照モデルでは、下位層の機能を物理層とデータ リンク層に分離しています。[ 11 ]その結果、TCP/IP リンク層と OSI 層 1 および 2 の比較は、正確ではなく近似的なものとなります。
分類の違いは、アドレス解決プロトコル(ARP)などのプロトコルに見られます。ARP は、IP アドレスなどのプロトコル アドレスを、イーサネット アドレスなどのローカル ネットワーク アドレスに変換するために規定されました。[ 12 ] RFC 1122 では、イーサネットおよび IEEE 802 ネットワークでの ARP の使用をリンク層の要件として扱っています。[ 13 ]ただし、OSI 用語では、ARP はネットワーク層のアドレス指定とデータ リンク層のアドレス指定の両方に関係するため、2 つのモデル間の厳密な 1 対 1 のマッピングではその位置が明確に捉えられません。RFC 3439も同様に、プロトコル層を厳密な実装境界として扱うことに対して警告しており、構造化された階層化には概念的な利点があるものの、順序の制約を課したり、層間の複雑さを増大させたりする可能性があると指摘しています。[ 14 ]