L2スイッチ / L3スイッチ / ルーターの違い

L2スイッチ / L3スイッチ / ルーターの違いのまとめ

	役割	識別情報	転送方式
L2スイッチ	同一ネットワーク内の機器間通信（MACアドレスで転送）	MACアドレス	フレーム転送
L3スイッチ	VLAN間通信＋同一ネットワーク内の通信	IPアドレス（＋MACアドレス）	パケット転送（ハードウェア処理で高速）
ルーター	異なるネットワーク間の通信（IPルーティング）	IPアドレス	パケット転送（ソフトウェア処理が多い）

L2スイッチとは

L2スイッチとは、MACアドレスを使って、同じLAN内の機器同士をつなぐ装置です。

スイッチングハブとも呼ばれます。

L2スイッチは、接続された機器のMACアドレスを記憶しています。

→MACアドレスを元にして送信相手にのみ信号を流します。
→複数の通信を同時に処理できます。

OSI参照モデルのデータリンク層(第2層)まで使用する機器です。
→レイヤ2のスイッチ＝レイヤ(layer)は層という意味です。

L2スイッチの主な機能

機能	内容
MACアドレス学習	どのポートにどの機器があるか自動学習
フレーム転送	宛先MACアドレスに基づいて転送
VLAN	1台のスイッチを仮想的に分割
スパニングツリー	ループ（通信の無限ループ）を防止

L2スイッチが適している場面

場面	理由
家庭内LAN	複数のデバイスを有線接続したい
小規模オフィス	同一ネットワーク内の接続のみで十分
各フロアの末端接続	PCやプリンターをつなぐだけでよい
単一VLANの環境	ネットワーク分割が不要な小規模環境
ポート数の拡張	ルーターやL3スイッチのポートが足りない時

L2スイッチで十分な環境の目安

ネットワークが1つだけ（VLAN分割不要）
すべての機器が同じIPアドレス帯に属している
インターネット接続はルーターが担当している
接続台数が数台〜数十台程度

L2スイッチが普及する前の主流の機器：リピータハブ

リピータハブは、1つの機器から受け取った信号をすべての回線に流します。
機器の台数が増えるとデータの衝突が起こりやすくなり通信速度が遅くなります。
L2スイッチが普及する前は、主流の機器でした。
パケットキャプチャ用として使えます。

L3スイッチとは

L3スイッチとは、L2スイッチの機能に加えて、IPアドレスでルーティング（経路選択）もできる装置です。

L2スイッチの機能とIPアドレスのルーティング機能を持っています。
→ルーティング機能は、ネットワーク層(IP)を使用して異なるネットワーク同士を繋ぐことができます。

OSI参照モデルのネットワーク層(第3層)まで使用する機器です。
→レイヤ3のスイッチ＝レイヤ(layer)は層という意味です。

→同一のネットワークでは、物理層とデータリンク層を使用して通信します。
→異なるネットワークでは、ネットワーク層も使用します。

主な機能

機能	内容
L2機能	MACアドレスによるフレーム転送
ルーティング	IPアドレスによるネットワーク間転送
VLAN間ルーティング	異なるVLAN同士の通信を可能にする
ACL	アクセス制御リストによるセキュリティ
QoS	通信の優先度制御

L3スイッチが適している場面

場面	理由
複数のVLAN間通信	VLAN間ルーティングが高速
大規模な企業LAN	多数のポートを高速処理
データセンター内	大量トラフィックの高速転送

L3スイッチが必要になるサイン

複数のVLAN間で通信させたい
部署ごとにネットワークを分けたい
大規模なトラフィック制御が必要

VLAN（Virtual LAN、仮想LAN）とは

VLANとは、1台のネットワーク（スイッチ）を、論理的に複数のLANに分割する仕組みです。

仮想LANとも呼ばれます。

物理的には同じスイッチでも、仮想的に別々のネットワークとして動作します。

VLANのメリット

メリット	内容
セキュリティ向上	部署間の通信を遮断できる
コスト削減	スイッチを部署ごとに用意しなくてよい
柔軟な管理	物理配線を変えずにネットワーク構成を変更できる
ブロードキャストの抑制	不要な通信を減らしネットワークを効率化

ルーターとは

ルーター（Router）とは、異なるネットワーク同士をつなぎ、IPアドレスをもとに通信の経路を決める装置です。

ルーターは、ルーティング機能でネットワーク層(IP)を使用して異なるネットワーク同士を繋ぐことができます。

OSI参照モデルのネットワーク層(第3層)まで使用する機器です。

→同一のネットワークでは、物理層とデータリンク層を使用して通信します。
→異なるネットワークを繋ぐ場合は、ネットワーク層も使用します。

ルーターの主な機能

機能	内容
ルーティング	IPアドレスを見て最適な経路にデータを転送
NAT/NAPT	プライベートIPとグローバルIPを変換
DHCP	接続機器にIPアドレスを自動割り当て
ファイアウォール	不正アクセスを遮断
DNS中継	ドメイン名の解決を仲介

ルーティングは、IPアドレスを参照して、データをどの経路で転送するか判断する機能です。

NAPTは、複数のデバイスが1つのグローバルIPアドレスを共有してインターネットに接続できます。

家庭用ルーターの構成例

インターネット（WAN側）
↓
［家庭用ルーター］
・NAT/NAPT
・DHCP サーバー
・ファイアウォール
・Wi-Fiアクセスポイント
↓
LAN側（有線・無線）
PC・スマホ・タブレット

企業ネットワークでの例

インターネット
↓
ルーター（WAN接続・外部との境界）
↓
L3スイッチ（社内ネットワークのルーティング）
↓
L2スイッチ（各部署・フロアの接続）
↓
PC・サーバー・プリンターなど

デフォルトゲートウェイ

デフォルトゲートウェイとは、自分のネットワーク外へデータを送る際に、最初に経由する機器のIPアドレスのことです。

通常はルーターのLAN側IPアドレスが設定されます。

どこに送ればいいかわからない場合は、とりあえずここに送るという出口の役割を果たします。

デフォルトゲートウェイの確認方法

Windowsの場合

コマンドプロンプトで：
ipconfig

表示例：
IPv4アドレス：192.168.1.10
サブネットマスク：255.255.255.0
デフォルトゲートウェイ：192.168.1.1 ← これ

PCがネットワーク通信するために必要な基本設定

設定項目	必須度	理由
IPアドレス	必須	自分の住所がなければ通信不可
サブネットマスク	必須	ネットワーク範囲の判断に必要
デフォルトゲートウェイ	外部通信に必須	外部への出口
DNS	実用上必須	ドメイン名で通信するために必要