Канальный уровень предоставляет адресацию, которая используется во время передачи кадра по совместно используемой локальной среде передачи данных. Адреса устройств на этом уровне называются физическими адресами. Адресация канального уровня содержится в заголовке кадра и указывает узел назначения кадра в локальной сети. Заголовка кадра также может содержать адрес источника кадра.
В отличие от логических адресов уровня 3, которые являются иерархическими, физические адреса не указывают, в какой сети находится устройство. Более того, физический адрес является уникальным адресом устройства. Если устройство переходит в другую сеть или подсеть, оно продолжит функционировать с тем же физическим адресом уровня 2.
Адрес, который принадлежит устройству и не является иерархическим, не может указывать местоположение устройства в больших сетях или в сети Интернет. Это так же сложно, как искать один конкретный дом в целом мире, зная лишь номер дома и название улицы. Однако физический адрес можно использовать для обнаружения устройства в ограниченной зоне. Поэтому адрес канального уровня используется только для доставки пакетов в рамках локальной сети. Адреса этого уровня используются в только пределах локальной сети. Сравните их с уровнем 3, где адреса в заголовке пакета передаются от узла-источника к узлу-назначения независимо от количества переходов сети на маршруте.
Если данные должны перейти в другой сегмент сети, необходимо промежуточное устройство, например маршрутизатор. Маршрутизатор должен принять кадр на основе физического адреса и деинкапсулировать кадр для просмотра иерархического адреса или IP-адреса. С помощью IP-адреса маршрутизатор может определить местоположение устройства назначения в сети, а также наилучший путь для его достижения. Узнав, куда необходимо передать пакет, маршрутизатор создаёт для него новый кадр, который отправляется на следующий сегмент к месту назначения.
На рисунке выделены требования адреса уровня 2 для коллективного доступа и двухточечных топологий.