Warstwa dostępu do sieci w modelu TCP/IP jest odpowiednikiem warstwy łącza danych i warstwy fizycznej modelu OSI.

Warstwa fizyczna modelu OSI umożliwia transport bitów przez medium sieciowe, które tworzą ramkę warstwy łącza danych. Fizycznymi komponentami są urządzenia elektroniczne, media transmisyjne i inne złącza, które transmitują i przenoszą sygnały reprezentujące bity. Wszystkie sprzętowe komponenty takie jak: karty sieciowe, interfejsy i złącza, materiały i konstrukcja kabli są opisane w standardach związanych z warstwą fizyczną. Standardy warstwy fizycznej określają trzy obszary funkcjonalne: komponenty fizyczne, technikę kodowania ramki i metodę sygnalizacji.

Wykorzystanie poszczególnych mediów pełni istotną rolę w komunikacji sieciowej. Bez poprawnego fizycznego połączenia zarówno przewodowego jak i bezprzewodowego, komunikacja pomiędzy dwoma urządzeniami nie będzie mogła być zrealizowana.

Komunikacja przewodowa obejmuje media miedziane i światłowody.

Media bezprzewodowe przenoszą sygnały elektromagnetyczne, które reprezentują cyfry binarne przesyłanych danych używając fal radiowych albo mikrofal.

Liczba urządzeń bezprzewodowych stale rośnie. Dlatego medium bezprzewodowe jest często wybierane jako medium dla sieci domowych i szybko zyskuje popularność w sieciach korporacyjnych.

Warstwa łącza danych jest odpowiedzialna za wymianę ramek pomiędzy węzłami poprzez fizyczne medium sieciowe. Pozwala to warstwom wyższym na uzyskanie dostępu do mediów i kontrolę sposobu wprowadzania i odbierania danych z nośnika.

Pomiędzy różnymi implementacjami protokołów warstwy łącza danych istnieją różne metody sterowania dostępem do medium. Metody kontroli dostępu definiują czy i jak węzły współdzielą medium. Obecnie używane metody kontroli dostępu do medium zależą od topologii i sposobu współużytkowania mediów. Topologie LAN i WAN mogą być fizyczne i logiczne. Logiczna topologia ma wpływ na typy ramek oraz na stosowaną metodę kontroli dostępu. Sieci WAN są zwykle połączone ze sobą w topologii punkt-punkt, gwiazdy i siatki. We współdzielonych mediach LAN urządzenia końcowe mogą być łączone ze sobą przy wykorzystaniu fizycznej topologii gwiazdy, magistrali, pierścienia albo rozszerzonej gwiazdy.

Wszystkie protokoły warstwy łącza danych umieszczają pakiet warstwy 3 w polu dane tworzonej ramki. Jednakże struktura ramki i pól zawartych w nagłówku oraz polu końcowym jest ściśle uzależniona od stosowanego protokołu.