イーサネットネットワークにおいて、ハブ、スイッチ、ルーターなどのデバイスは異なる機能を持ち備え、それぞれの役を果たしました。ハブ機能、スイッチ機能とルーター機能を統合したデバイスが存在するものの、三者は全然機能が違うものであることが広く知られていません。そのため、ハブ、スイッチとルーターの間にある区別をつけることができない方も大勢いらっしゃいます。では、早速三者についての説明に入ります。
目次
ハブ vs スイッチングハブ vs ルーター、「機能」の視点から見る違い
ハブ、スイッチ、ルーター、それぞれの意味
ハブ
イーサネットLAN（Local Area Network）に接続する集線装置として用いられるハブに複数の端子（ポート）が並んでいます。OSI参照モデルの物理層に位置するハブは集線装置として、受け取った信号を他のすべてのデバイスに発信するという中継機能を持ちます。パケット通信を行う際に、データはコピーされて、一つの端子から他の端子まで伝送されます。それを通じて、LAN内にある全てデバイスはデータを共有することができました。いわば、ネットワーク内の結節点として機能しています。
スイッチ（スイッチングハブ）
通常、スイッチはOSI参照モデルのデータリンク層（第二層/レイヤ２）で動作したり、時にOSI(オーブンシステム相互接続)リファレンスモデルのネットワーク層（第三層/レイヤ３）で動作したりするため、あらゆるプロトコルに対応しています。LAN構築に使われるスイッチはLANスイッチと呼ばれ、イーサネットの場合、イーサネットスイッチと呼ばれます。スイッチは集線装置の機能を持ち、LAN・光ケーブルを介して特定の相手（宛先が指定された）のみにデータを転送することが可能。その仕組みは、通信回線を不要なデータが流れることを防ぎ、ネットワーク全体の性能を向上させることに繋がります。
ルーター
ルーターはデータを２つ以上の異なるネットワーク間に中継する通信機器です。OSI参照モデルのネットワーク層（レイヤ3）ルーターはネットワーク間のやり取りを中継し、宛先のIPアドレスをもとにデータ転送を行います。例えば、２つの異なるLAN（Local Area Network）間、WAN（Wide Area Network）間、あるいはLANとISP（Internet Seveice Provider）の間です。通常、ルーターはゲートウェイに位置し、複数の規格の異なるネットワークを中継します。
パケットヘッダーとルーティングテーブルに基づいて、ルーターはネットワーク上のルーティングに関する決定（最適な経路を通じてパケットを転送する）を行います。また、ルーターにおいて、ICMP(Internet Control Message Protocol、インターネット制御通知プロトコル)のようなプロトコルが用いられ、機器間の通信や通知に関する情報の通知などのために使用されます。そのプロトコルを通じて、ホスト間の通信中継を行うルーターはネットワークを経由し、パケットを伝送します。
ハブ vs スイッチ vs ルーター、「機能」の視点から見る違い
ネットワークでデータはフレームと呼ばれる単位に分割され、回線上を行き来します。ネットワークの関連デバイスはフレームを受信した後、フレーム・サイズを拡大し、パソコンのポートを経由してユーザーの端末まで伝送します。ハブは集線装置としてフレームを複数のポートに送信します。しかし、ハブからフレームの受信先は必ず決まっているわけではなく、一つあるいは複数のポートにフレームを伝送するかもしれません。さらに、10/100Mbpsハブ上にある全てのポート（ハブに接続しているデバイス）は同じ帯域幅を共有しなければなりません。
それに対して、スイッチは本体に繋がっていた全てのデバイスのMACアドレス（ネットワークインタフェースを識別するために使用されるアドレス）記録するため、フレームを受信した際に、そのフレームの発信先及び送信先を簡単に把握し、ネットワークの応答時間を短縮することができます。また、ハブとは違い、10/100Mbpsスイッチの場合、全てのポートは帯域幅を共有する必要がなく、10/100Mbpsの通信速度をそのまま利用することができます。
ちなみに、OSI参照モデルの異なる階層に位置するスイッチに対して、レイヤ2（L2）スイッチやレイヤ3（L3）スイッチといった略称もあります。その違いについては関連記事をご覧ください。
フレームを伝送するイーサネットハブやスイッチと違い、ルーターはネットワークでパケット通信を行い、パケットを目的地（受診先、相手先の端末）などまで届けます。パケットな中にデータ情報だけでなく、宛先のIPアドレスも含まれています。また、ユーザーはルーターを通じてIPアドレスを複数のデバイスに割り当て、インターネットを共有することができます。三者（ハブ、スイッチ、ルーター）の中に、それができるのはルーターのみです。
ハブ、スイッチ、ルーターの違いについては図表をご覧ください
| テンプレート | ハブ | スイッチ | ルーター |
|---|---|---|---|
| レイヤ | 物理層 | データリング層 | ネットワーク層 |
| 機能 | 集線装置として、複数の端末を一つのネットワーク内にまとめて受送信を行う。 | 複数のデバイスへの接続可能、ポートとの通信やりとり、VLANセキュリティ設定などの機能を備える。 | ネットワークでパケットを直接的に伝送する。 |
| データ送信方式 | 電気信号またはデジタル信号 | フレーム & パケット | パケット |
| ポート数 | 4/12ポート | マルチポート、通常は4～48個 | 2/4/5/8ポート |
| 通信方法 | フラッディング、ユニキャスト、マルチキャスト、またはブロードキャスト | 最初のブロードキャスト、次にユニキャストあるいはマルチキャスト。状況に応じて通信方法が変わる。 | 初期からブロードキャスト、次はユニキャストやマルチキャストに変わる。 |
| デバイスタイプ | ノンインテリジェントデバイス | インテリジェントデバイス | インテリジェントデバイス |
| ネットワーク構築方法による分類 | LAN | LAN | LAN, MAN, WAN |
| 通信モード | 半二重通信 | 半二重通信・全二重通信 | 全二重通信 |
| 通信速度 | 10Mbps | 10/100Mbps, 1Gbps | 1-100Mbps（ワイヤレス）; 100Mbps-1Gbps（有線） |
| データ通信のためのIPアドレス | MACアドレス | MACアドレス | IPアドレス |