By ryo3 この記事では、L2スイッチ、ルータ、L3スイッチの違いについてまとめます。
ネットワーク機器には、データの転送方法や役割によって様々な種類があり、
L2スイッチ、ルータ、L3スイッチはその代表的な例です。
これらは、それぞれ異なる階層で通信を管理し、異なるネットワーク機能を提供しています。
L2スイッチとは？
L2スイッチは、OSI参照モデルのデータリンク層（Layer 2）で動作するネットワーク機器です。
主にイーサネットフレームをMACアドレスベースで転送します。
仕組み
L2スイッチは、ネットワーク内の各デバイスのMACアドレスを学習し、
それに基づいてデータを転送します。
スイッチ内にはMACアドレステーブルがあり、特定のMACアドレスを
持つデバイスにデータを届けるためにフレームを適切なポートに送ります。
特徴
MACアドレスベースでデータを転送: 各ポートに接続されたデバイスの
MACアドレスを学習し、同一のネットワークセグメント内で通信を行います。
VLANサポート: VLAN（仮想LAN）を使用することで、物理的なネットワークを論理的に区切り、
ネットワークの分離を実現できますが、VLAN間の通信はL3デバイスが必要です。
ブロードキャストドメイン: L2スイッチは1つのブロードキャストドメイン内で動作します。
つまり、1台のL2スイッチに接続された全デバイスは、ブロードキャストメッセージを受信します。
使用例
L2スイッチは、同一セグメント内でデバイス同士を接続するために利用され、
一般的にLAN内の通信に使われます。
ルータとは？
ルータは、OSI参照モデルのネットワーク層（Layer 3）で動作する機器であり、
異なるネットワーク間でデータを転送する役割を担います。IPアドレスを基にして、
データパケットのルーティングを行います。
仕組み
ルータはIPアドレスを使ってデータのルーティングを行います。
ルーティングテーブルを使用して、パケットの送信元と宛先のIPアドレスに基づき、
最適な経路を選択してパケットを次のネットワークに転送します。
特徴
異なるネットワーク間の通信: ルータは異なるネットワーク間でデータを転送します。
例えば、LANとインターネット間の通信を制御します。
NAT（ネットワークアドレス変換）: 一般的に、ルータはプライベートIPアドレスを
パブリックIPアドレスに変換するNAT機能を持っています。
ファイアウォール機能: 多くのルータには、トラフィックのフィルタリングを
行うファイアウォール機能が搭載されています。
使用例
ルータは、インターネットや異なるLAN、WAN間の通信を管理するために使用されます。
例えば、家庭内ネットワークをインターネットに接続する役割を持っています。
L3スイッチとは？
L3スイッチは、レイヤ2のスイッチ機能と、ルーティング機能（レイヤ3）を1台のデバイスで
兼ね備えた機器です。基本的には、L2スイッチと同様のパケット転送をMACアドレスベースで行いながら、
IPアドレスを使ったルーティングも可能です。
仕組み
L3スイッチはL2スイッチとしてMACアドレスベースでフレームを転送する一方で、
VLAN間の通信などではIPアドレスを使用してルーティングを行います。
このため、異なるVLAN間でのデータのやり取りもL3スイッチのみで可能です。
特徴
高速ルーティング: ルータと同様のIPルーティング機能を持ちながら、ハードウェアベースでのパケット転送を行うため、ルータよりも高速なデータ転送が可能です。
VLAN間ルーティング: L3スイッチは、異なるVLAN間での通信をルーティングすることができます。これにより、同一ネットワーク内で複数のVLANを効率的に運用可能です。
ブロードキャストドメインの分割: L3スイッチはルーティング機能を持つため、ブロードキャストドメインを分割してネットワークの負荷を軽減できます。
使用例
L3スイッチは、大規模なLANやVLANが多く存在する環境で使用されます。
例えば、企業の社内ネットワークやデータセンターにおいて、
複数のサブネット間の通信を効率化するために使われます。
L2スイッチ、ルータ、L3スイッチの違いをまとめると
特徴 L2スイッチ ルータ L3スイッチ
OSIモデル層 レイヤ2（データリンク層） レイヤ3（ネットワーク層） レイヤ2＋レイヤ3
主な機能 MACアドレスベースのフレーム転送 IPアドレスベースのパケット転送 L2スイッチ機能＋IPルーティング
ブロードキャストドメイン 分割できない 分割可能 分割可能
主な使用場所 小規模LAN インターネットや異なるLAN間の通信 大規模LAN、VLAN間通信
まとめ
L2スイッチは主に同一ネットワーク内のデバイス同士を接続するために使用され、
MACアドレスを基にデータを転送します。
ルータは異なるネットワーク間でIPアドレスを使ってデータのルーティングを行うデバイスです。
L3スイッチは、L2スイッチの機能に加えてIPルーティング機能を持ち、大規模なネットワークや
VLAN間の通信を効率化します。
これらの違いを理解することで、適切なネットワーク設計や機器の選択が可能となります。