Warstwa łącza danych dostarcza adresacji, która jest używana w transportowaniu ramki poprzez współdzielone lokalne medium. W tej warstwie adresy urządzeń odnoszą się do adresów fizycznych. Adresacja warstwy łącza danych jest zawarta we wnętrzu nagłówka ramki i określa dla ramki docelowy węzeł w lokalnej sieci. Nagłówek ramki może zawierać także adres źródłowy.

W przeciwieństwie do hierarchicznych adresów warstwy 3, adresowanie fizyczne nie określa, w której sieci znajduje się urządzenie docelowe. Adres fizyczny jest unikalnym adresem urządzenia. Jeżeli urządzenie zostanie przeniesione do innej sieci lub podsieci, nadal będzie funkcjonować z tym samym adresem fizycznym warstwy 2.

Adres, który jest właściwy tylko dla urządzenia i nie jest hierarchicznie skonstruowany, nie może być używany do lokalizacji urządzenia w dużej sieci albo w sieci Internet. Analogiczna sytuacja występuje w przypadku próbowania znalezienia konkretnego domu na całym świecie bez wiedzy na temat jego numeru i nazwy ulicy. Adres fizyczny może być tylko stosowany do lokalizacji urządzenia w ograniczonej przestrzeni. Dlatego adres warstwy łącza danych jest używany tylko do lokalnej komunikacji. Adresy w tej warstwie nie mają znaczenia poza lokalną siecią. Inaczej jest w warstwie 3, gdzie adresy w nagłówkach pakietów są przesyłane od hosta źródłowego do docelowego niezależnie od liczby wykonanych przeskoków wzdłuż ścieżki komunikacyjnej.

Jeżeli dane muszą być przesłane do innego segmentu sieci, to jest niezbędne urządzenie pośredniczące takie jak router. Router musi zaakceptować ramkę na podstawie adresu fizycznego i odpakować ramkę w celu sprawdzenia hierarchicznego adresu lub adresu IP. Wykorzystując adres IP, router jest w stanie określić lokalizację docelowego urządzenia i najlepszą ścieżkę, aby to urządzenie osiągnąć. Gdy router ustali, gdzie przekazać pakiet, tworzy on nową ramkę dla pakietu i ta nowa ramka jest wysyłana do następnego segmentu w kierunku miejsca przeznaczenia.

Rysunek przedstawia wymagania dla adresu warstwy 2 w topologii wielodostępu i topologii punkt-punkt.