ルーティング機能を備えIPアドレスで転送先を決めるスイッチ。
L3スイッチとは、L2スイッチの機能に加えて、IPアドレスをもとに転送先を決めるルーティング機能を備えたスイッチです。「L3」は OSI参照モデルの第3層であるネットワーク層を表します。
ルーティング(=IPアドレスを見て、データを次に渡すべき宛先を選ぶこと)を担うため、L3スイッチは異なるネットワークどうしをつなぐことができます。同じネットワーク内ではL2スイッチと同じくMACアドレスで高速に転送し、ネットワークをまたぐときだけIPアドレスで判断します。
身近な例で考えると、大きな会社の総合受付に似ています。同じフロア内の人へは内線(MAC)でそのまま取り次ぎ、別のフロアや別の建物へは住所(IPアドレス)を見て適切な経路で回す──この両方をこなすのがL3スイッチだと考えると分かりやすいです。
L3スイッチとルータは、どちらもIPアドレスでルーティングを行う点は同じです。違いは得意とする場面にあります。
| 項目 | L3スイッチ | ルータ |
|---|---|---|
| 得意な場面 | LAN内部のネットワーク間転送 | 異なる種類のネットワーク接続 |
| LANポート数 | 多い(多数の機器を収容) | 少なめ |
| 転送速度 | 専用回路で非常に高速 | L3スイッチより遅め |
| 接続先の例 | 社内の各部署のVLAN | インターネット側のWAN回線 |
L3スイッチは専用の電子回路(ハードウェア)でルーティングを処理するため、多数のLANポートのあいだを高速にさばけます。一方でルータは、WAN(=建物や地域をまたぐ広域のネットワークのこと)回線やプロトコルの異なる回線など、多様なネットワークをつなぐ柔軟さに優れています。
ざっくり言えば、社内のネットワークどうしを速くつなぎたいならL3スイッチ、外のインターネットや他拠点とつなぎたいならルータ、と役割を分けて使うイメージです。
VLAN(=1台のスイッチの中を、ソフトウェアで複数のネットワークに論理的に分ける仕組みのこと)で分けられたネットワークどうしは、初期状態では互いに通信できません。これはセキュリティや管理のためにわざと分離しているからです。
しかし「営業部のVLANから経理部のサーバへアクセスしたい」のように、分けたネットワークどうしで通信したい場面もあります。このとき活躍するのがVLAN間ルーティングです。
・分離:VLANごとに別々のIPネットワークとして扱う
・橋渡し:L3スイッチがIPアドレスを見てVLANをまたぐ通信を中継する
・制御:どのVLAN間を通してよいかを設定で細かく決められる
身近な例で考えると、同じビル内の別々の会社に似ています。普段はフロアで分かれて独立していますが、共用の受付(L3スイッチ)を通せば必要なときだけ行き来できる──その受付がVLAN間ルーティングの役割を果たします。
ネットワーク機器は「何を手がかりにデータを転送するか」で種類が分かれます。この違いを押さえると、L3スイッチとルータが「同じIPを使う機器」であることも整理しやすくなります。
3種類の機器を比較すると次のとおりです。
・ハブ(L1・物理層):宛先を一切見ない。届いた信号をすべてのポートへそのまま流す(交通整理なし)
・L2スイッチ(第2層・データリンク層):MACアドレス(=機器に固定された物理的な識別番号)を見て、同じネットワーク内の宛先へ届ける
・L3スイッチ/ルータ(第3層・ネットワーク層):IPアドレスを見て、異なるネットワーク間でも届ける
なぜMACアドレスでは異なるネットワークに届けられないのか。MACアドレスはメーカーが機器に付ける固有番号で、「どのネットワークか」という情報を持っていません。そのため、ルータのように「ネットワークA → B」という判断ができません。一方IPアドレスは「ネットワーク部+ホスト部」の構造を持つため、ルータはIPを読むだけでどのネットワークへ向かえばよいかが分かります。
VLAN(Virtual LAN=仮想的なLAN)とは、1台のスイッチを、ソフトウェアの設定だけで複数の独立したネットワークに分ける仕組みです。物理的には1台の機器でも、論理的には別々のネットワークとして扱えます。
なぜVLANで分けるのか。理由は主に2つあります。
・セキュリティ:部門ごとに分けることで、たとえば「経理部のデータが営業部から見えない」ようにできる
・管理のしやすさ:物理的にケーブルを引き直さなくても、設定変更だけでネットワーク構成を変えられる
VLANで分けるだけでは、異なるVLAN間での通信はできません(壁で仕切った部屋どうしが直接行き来できないのと同じ)。そこでL3スイッチのVLAN間ルーティングが必要になります。L3スイッチは「同じVLAN内はL2スイッチとして高速転送」「別のVLAN間はルータとしてIP転送」を1台でこなすため、企業のLAN設計でよく使われます。