Linková vrstva, nazývaná také vrstva spojová nebo vrstva datového spoje, poskytuje přenos dat po fyzickém médiu. Využívá služeb fyzické vrstvy a na rozdíl od ní sestavuje jednotlivé bity do větších celků - tzv. datových rámců. Má také na starosti korektní rozpoznání začátku i konce jednotlivých rámců.

Datový rámec je tedy základní jednotkou pro přenos dat na linkové vrstvě. Skládá se ze záhlaví (Header), přenášených dat (Payload) a zápatí (Trailer). V záhlaví nese datový rámec linkovou adresu příjemce, linkovou adresu odesílatele a další řídící informace. V zápatí je obvykle uveden kontrolní součet z přenášených dat.

Datové rámce přenáší pouze ke svým přímým sousedům - uzlům, se kterými má přímé spojení. Kromě samotného přenosu může být po linkové vrstvě požadováno tzv. řízení datového toku, které má zabraňovat zahlcení příjemce odesilatelem, tedy zajišťuje, aby přijímající zařízení nebylo zahlceno větším provozem, než je během jednotky času schopno zpracovat.

Spolehlivost přenosu je zajišťována kontrolou, zda při přenosu nedošlo k chybě, a následnou nápravou ze strany linkové vrstvy - poškozená či ztracená data si nechá poslat znovu. V případě, že není spolehlivost požadována, označuje se přenos za nespolehlivý.

Způsob, jakým jsou data adresována na úrovni linkové vrstvy, definují fyzické adresy.

Podvrstvy linkové vrstvy

Během svého vývoje byla linková vrstva rozdělena do dvou následujících podvrstev:

• podvrstva logického řízení linky (Logical Link Control - LLC) - podporuje služby, které jsou využívány protokoly vyšších vrstev,

• podvrstva řízení přístupu ke sdílenému médiu (Media Access Control - MAC) - řídí způsob přístupu protokolu na fyzické síťové médium pomocí fyzických adres, tzv. MAC adres.

Díky tomuto rozdělení může jedna podvrstva LLC využívat několik různých vrstev MAC.