Nivelul de legătură este unul dintre nivelurile conceptuale cele mai scăzute și fundamentale în comunicațiile digitale. Practic, acolo se află toată logica pentru a trata o legătură de date. Funcționează într-o ierarhie, acționând ca o interfață, în acest caz, între nivelul cel mai de jos, nivelul fizic care transmite fluxul brut de unu și zero și straturile superioare. În multe cazuri, termenul este folosit în mod interschimbabil cu „stratul de legătură”, care înseamnă de obicei al doilea strat al modelului de interconectare a sistemelor deschise (OSI), stratul de legătură de date, utilizat în rețelele de calculatoare. Există numeroase protocoale de comunicație care funcționează la nivel de legătură, dar funcțiile sale esențiale sunt de a pregăti pachetele de date destinate transportului, precum și de a interpreta orice intrare prin legătura de date.
Există trei tipuri de legături de date cu care trebuie să se ocupe un nivel de legătură: simplex, half-duplex și full duplex. Cu o legătură simplex, datele se deplasează într-o singură direcție, cum ar fi o rețea de difuzare, unde există un expeditor și un destinatar dedicat, iar destinatarul nu trebuie să trimită nimic înapoi expeditorului. Cu semi-duplex, datele pot merge în ambele sensuri, dar nu în același timp. Comunicațiile full-duplex permit ca datele să circule în ambele direcții simultan, ceea ce necesită mai mult efort din partea nivelului de legătură pentru a rezolva comunicațiile care vin și pleacă.
Pentru a face o mare parte din munca sa, nivelul linkului folosește o tehnică cunoscută sub numele de încadrare. Aceasta implică fixarea unui identificator suplimentar care indică locul în care începe sau se termină cadrul în fluxul de biți. Deși există alte metode de încadrare, în cele mai multe cazuri, acesta este pur și simplu un bit suplimentar adăugat în flux în timpul unor incremente specifice. La capătul de recepție, stratul de legătură sincronizează biții de încadrare din flux pentru a ajuta la separarea cadrelor, a scoate pachetele originale și a le trece pe celelalte straturi după cum este necesar. Sincronizarea dintre capetele de trimitere și cele de recepție este importantă, deoarece dacă stratul de legătură de recepție se întâmplă să preia fluxul dintre cadre, poate pur și simplu să aștepte până începe următorul cadru, eliminând orice biți inutilizabili care nu aparțin unui cadru.
Stratul de legătură de date al modelului OSI percepe în continuare două substraturi la nivelul de legătură. Unul este denumit controlul legăturii logice (LLC), în timp ce celălalt este controlul accesului media (MAC). Substratul superior, LLC se ocupă de probleme precum controlul fluxului și remedierea erorilor în transmisie. În funcție de tipul de comunicare, unele metode de corectare a erorilor pot să nu fie utilizate. De exemplu, în cazul rețelelor fără fir, nivelul de legătură are capacitatea de a solicita trimiterea din nou a pachetelor eronate, ceea ce este mult mai rar în comunicațiile cu fir, unde nivelul de legătură se ocupă doar de detectarea erorilor și anularea pachetelor greșite.
Substratul MAC inferior este apoi responsabil pentru identificarea adresei fizice a dispozitivului, denumită în mod obișnuit adresa MAC. De asemenea, este capabil să mențină orice așteptare a pachetelor de date, precum și să programeze livrarea acestora și să asigure calitatea transmisiei. Aici are loc și sincronizarea cadrelor, precum și protocoalele care împiedică ciocnirea fluxurilor.