はじめに
私が「インフラエンジニアの教科書」を読んでいる中で以下の文面がありました。
ネットワーク機器の主な役割は通信の交換です。ネットワーク機器のカタログをみるとさまざまな情報が明記されていて難しく感じられるかもしれませんが、基本的には接続するサーバやネットワーク機器の数やコネクタの違いと、どの程度の通信量をどの程度、高速に交換したいのか、そして、ルータ/L2スイッチ/L3スイッチ/L4スイッチ/L7スイッチの違いを押さえておけば、ネットワーク機器の選定を大きく間違えることはありません。
私はルータ/L2スイッチ/L3スイッチ/L4スイッチ/L7スイッチの違いが分からなかったので、本記事にまとめます。
スイッチとは
スイッチとは、電気信号を受け取り、それを他のポートに転送するネットワークデバイスを指します。
レイヤ
L2スイッチ、L3スイッチとありますが、そもそもL2やL3は何を表しているのかわかりませんでした。
調べてみるとLというのはレイヤ(Layer)のLで、対応しているネットワークのレイヤーを表していました。
ネットワークのレイヤとはOSI参照モデルの階層のことです。
Wikipediaでは以下のようになっております。
| レイヤー | 名前 | 説明 |
|---|---|---|
| 第7層 | アプリケーション層 | 具体的な通信サービス（例えばファイル・メールの転送、遠隔データベースアクセスなど）を提供。HTTPやFTPなどの通信サービス |
| 第6層 | プレゼンテーション層 | データの表現方法（例えばEBCDICコードのテキストファイルをASCIIコードのファイルへ変換する） |
| 第5層 | セッション層 | 通信プログラム間の通信の開始から終了までの手順（例えば接続が途切れた場合、接続の回復を試みる） |
| 第4層 | トランスポート層 | ネットワークの端から端までの通信管理（エラー訂正、再送制御など） |
| 第3層 | ネットワーク層 | ネットワークにおける通信経路の選択（ルーティング）。データ中継 |
| 第2層 | データリンク層 | 直接的（隣接的）に接続されている通信機器間の信号の受け渡し |
| 第1層 | 物理層 | 物理的な接続。コネクタのピンの数、コネクタ形状の規定など。銅線–光ファイバ間の電気信号の変換など |
つまり、L2スイッチはデータリンク層のスイッチ、L3スイッチはネットワーク層のスイッチということでした。
ルータ
ではルータは他のスイッチと何が違うのでしょうか？
そもそもルータとはネットワーク上のデータを制御し、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。
インターネットやイントラネットなどのネットワークを接続し、パケットをルーティングして目的地に届けます。
ルータもL3スイッチと同様にネットワーク層のデータを処理します。
ルータとL3スイッチの違い
では同じレイヤの処理をするルータとL3スイッチは何が違うのでしょうか。
chatGPTによると3つの点で異なるそうです。
処理方法
ルータはソフトウェアによってパケットの処理を行います。パケットが到着するたびにソフトウェアがパケットのヘッダーを解析し、適切な出力ポートに転送するため、パフォーマンスが比較的低いです。
一方、L3スイッチはハードウェアによってパケットを処理します。ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）と呼ばれる専用のチップセットを使用して高速なパケット処理を行うため、パフォーマンスが優れています。ポート数
通常、ルータには少数のポートしか搭載されていません。ルータは主に異なるネットワーク間の接続を担当するため、必要なのはポート数よりも柔軟なルーティング機能です。
L3スイッチには通常、複数のイーサネットポートが搭載されており、スイッチングとルーティングの両方の機能を提供します。これにより、複数のネットワークセグメント間での高速な通信が可能となります。価格
一般的に、L3スイッチはルータよりも価格が低く、同等のルーティング機能を提供します。これは、L3スイッチが高速なハードウェアベースの処理を行うため、ルータよりもコストが低いためです。
まとめ
スイッチやルータはそれぞれ異なるレイヤのデータを管理します。
そのため処理するレイヤや機能でスイッチやルータを使い分けます。
インフラを構築する際に「インフラエンジニアの教科書」はとても役に立つ内容となっているのでおすすめします。