A camada de ligação de dados encapsula dados da camada de rede em tramas com endereços de destino. Protocolos como Ethernet, Token Ring, HDLC e Frame Relay operam nesta camada. O acesso a meios partilhados é controlado por mecanismos como o CSMA/CD para evitar colisões. Cada dispositivo tem um endereço físico único (MAC address) para identificar tramas. Campos de detecção de erros como CRC são adicionados para verificar a integridade dos dados.