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IEEE 802 LAN/MAN規格において、メディアアクセス制御（MAC）は、有線（電気または光）または無線伝送媒体との相互作用を担当するハードウェアを制御する層です。MACサブレイヤと論理リンク制御（LLC）サブレイヤは、データリンク層を構成します。LLCは論理リンク（EtherType、802.1Q VLANタグなど）のフロー制御と多重化を提供し、MACは伝送媒体のフロー制御と多重化を提供します。
これら 2 つのサブレイヤーは、OSI モデルのレイヤー 2 に対応します。互換性の理由から、LLC はIEEE 802.3の実装ではオプションですが (フレームは「raw」になります)、他の IEEE 802 物理層規格の実装では必須です。OSI モデルと IEEE 802 規格の階層内では、MAC サブレイヤーは物理層の制御抽象化を提供し、物理リンク制御の複雑さが LLC およびネットワーク スタックの上位レイヤーから見えないようにします。したがって、任意の LLC サブレイヤー (および上位レイヤー) を任意の MAC で使用できます。一方、メディア アクセス制御ブロックは、メディアに依存しないインターフェイスを介して正式にPHYに接続されます。MAC ブロックは現在、通常、同じデバイス パッケージ内で PHY と統合されていますが、歴史的には、伝送媒体に関係なく、任意の MAC を任意の PHY で使用できました。
ネットワーク上の別のデバイスにデータを送信する際、MACサブレイヤは上位レベルのフレームを伝送媒体に適したフレームにカプセル化し（つまり、MACは同期ワードプリアンブルと必要に応じてパディングを追加し）、伝送エラーを識別するためのフレームチェックシーケンスを追加し、適切なチャネルアクセス方式が許可するとすぐにデータを物理層に転送します。衝突ドメインを持つトポロジ（バス、リング、メッシュ、ポイントツーマルチポイントトポロジ）の場合、チャネルアクセス方式は、データの送信タイミングと衝突を回避するために待機が必要なタイミングを制御します。さらに、MACは、ジャム信号が検出された場合、再送信を開始することで衝突を補償する役割も担います。物理層からデータを受信する際、MACブロックは送信者のフレームチェックシーケンスを検証してデータの完全性を確保し、送信者のプリアンブルとパディングを削除してからデータを上位レイヤに渡します。
IEEE Std 802-2001 セクション 6.2.3「MAC サブレイヤ」によると、MAC レイヤによって実行される主な機能は次のとおりです。[ 2 ]
Ethernetの場合、MAC に求められる機能は次のとおりです。[ 3 ]
IEEE 802ネットワークおよびFDDIネットワークで使用されるローカル ネットワーク アドレスはMAC アドレスと呼ばれ、初期のEthernet実装で使用されていたアドレス指定方式に基づいています。MAC アドレスは一意のシリアル番号として意図されています。MAC アドレスは通常、製造時にネットワーク インターフェイス ハードウェアに割り当てられます。アドレスの最上位部分は製造元を識別し、製造元が残りの部分を割り当てることで、潜在的に一意のアドレスが提供されます。これにより、リピーター、ハブ、ブリッジ、スイッチの組み合わせによってホストを相互接続するネットワーク リンク上でフレームを配信できますが、ネットワーク レイヤールーターでは配信できません。したがって、たとえば、IPパケットが宛先 (サブ) ネットワークに到達すると、宛先 IP アドレス (レイヤー 3 またはネットワーク レイヤーの概念) は、IPv4の場合はアドレス解決プロトコル、IPv6 の場合は近隣探索プロトコルによって、宛先ホストの MAC アドレス (レイヤー 2 の概念) に解決されます。
物理ネットワークの例としては、イーサネットネットワークとWi-Fiネットワークがあり、どちらもIEEE 802規格に準拠したネットワークであり、IEEE 802規格の48ビットMACアドレスを使用します。
全二重のポイントツーポイント通信ではMAC層は必須ではないが、互換性のために一部のポイントツーポイントプロトコルにはアドレスフィールドが含まれている。
MACレイヤによって提供されるチャネルアクセス制御メカニズムは、多重アクセス方式とも呼ばれます。これにより、同じ物理媒体に接続された複数のステーションがそれを共有することが可能になります。共有物理媒体の例としては、バスネットワーク、リングネットワーク、ハブネットワーク、無線ネットワーク、および半二重ポイントツーポイントリンクなどがあります。多重アクセス方式は、パケットモード競合ベースのチャネルアクセス方式が使用されている場合はデータパケットの衝突を検出または回避し、回線交換またはチャネル化ベースのチャネルアクセス方式が使用されている場合は論理チャネルを確立するためのリソースを予約することができます。チャネルアクセス制御メカニズムは、物理層の多重化方式に依存しています。
最も広く普及している多重アクセス方式は、イーサネットネットワークで使用される競合ベースのCSMA/CDです。この方式は、ネットワークの衝突ドメイン内でのみ利用され、例えばイーサネットバスネットワークやハブベースのスター型トポロジーネットワークなどが該当します。イーサネットネットワークは、ブリッジやスイッチによって相互接続された複数の衝突ドメインに分割される場合があります。
今日のスイッチドイーサネットネットワークのようなスイッチド全二重ネットワークでは、多重アクセス方式は必須ではないが、互換性のために機器に搭載されている場合が多い。
無線パーソナルエリアネットワークで指向性アンテナとミリ波通信を使用すると、局所的なエリアで干渉しない送信を同時にスケジューリングできる確率が高まり、ネットワークのスループットが大幅に向上します。しかし、同時送信の最適なスケジューリングはNP困難問題です。[ 4 ]
GSM、UMTS、LTEネットワークなどのセルラーネットワークもMACレイヤーを使用します。セルラーネットワークのMACプロトコルは、高価なライセンススペクトルの利用を最大化するように設計されています。[ 5 ]セルラーネットワークのエアインターフェースはOSIモデルのレイヤー1と2にあり、レイヤー2では複数のプロトコルレイヤーに分割されています。UMTSとLTEでは、これらのプロトコルはパケットデータコンバージェンスプロトコル（PDCP）、無線リンク制御（RLC）プロトコル、およびMACプロトコルです。基地局はエアインターフェースを完全に制御し、すべてのデバイスのダウンリンクアクセスとアップリンクアクセスをスケジュールします。MACプロトコルは、3GPPによって、UMTSの場合はTS 25.321 [ 6 ]、LTEの場合はTS 36.321 [ 7 ] 、 5Gの場合はTS 38.321 [ 8 ]で規定されています。