【図解】L2スイッチとL3スイッチの違い｜仕組みと使い分けをやさしく解説
ネットワーク機器のなかでも特に混同しやすいのが「L2スイッチ」と「L3スイッチ」です。名前は似ていますが、動作する階層も、データの転送方法も、使われる場面もまったく異なります。
この記事では、両者の違いを図解と比較表を使って整理します。仕組みの違いだけでなく、よく一緒に検索されるルーターとの違いやVLANとの関係、実際の使い分けまで解説するので、これ1本でL2スイッチ／L3スイッチの全体像がつかめます。
まず結論：L2スイッチとL3スイッチの違いを一言で
細かい仕組みに入る前に、結論から押さえましょう。
- L2スイッチ ＝ 同じネットワーク内の機器を束ねる装置。MACアドレスを見て転送する
- L3スイッチ ＝ 異なるネットワーク同士をつなぐ装置。IPアドレスを見て転送する（＝ルーティングできる）
ざっくり言うと、L2スイッチはPCやサーバを束ねるもの、L3スイッチはそのL2スイッチを束ねて、ネットワーク間の橋渡しをするものです。L3スイッチはL2スイッチの機能を内包したうえで、ルーティング機能が追加された「上位互換」の関係にあります。
| L2スイッチ | L3スイッチ | |
|---|---|---|
| OSI参照モデルの階層 | データリンク層（第2層） | ネットワーク層（第3層） |
| データの転送範囲 | 同一ネットワーク内 | 異なるネットワーク間 |
| 参照するアドレス | MACアドレス | IPアドレス |
| 参照するテーブル | MACアドレステーブル | ルーティングテーブル |
| 主な役割 | 集線（機器を束ねる） | 経路制御（ルーティング） |
ここからは、それぞれの仕組みを順番に見ていきます。
L2スイッチとL3スイッチの違い①｜ネットワーク上の立ち位置
まず、ネットワーク構成におけるL2スイッチとL3スイッチの立ち位置を確認します。
例として、企業内のネットワーク構成例を以下に示します。
ここで、色分けされた各事業部は、それぞれ違うネットワークであると思ってください。
まず、L2スイッチに着目してください。
L2スイッチには、各事業部のPCがつながっていることが分かります。つまり、L2スイッチは同じネットワーク内の機器同士をつなぐ立ち位置にあります。
次に、L3スイッチに着目してください。
L3スイッチには、各事業部のL2スイッチがつながっていることが分かります。つまり、L3スイッチは別のネットワーク同士をつなぐ立ち位置にあります。
ざっくりと、L2スイッチはPCやサーバなどの機器を束ねているもの、L3スイッチはL2スイッチを束ねているものだと認識してください。
ここから、詳しくそれぞれに違いについてみていきます。
L2スイッチとL3スイッチの違い②｜役割
L2スイッチの役割
L2スイッチは、OSI基本参照モデルの第2層の役割を果たしています。
第2層の役割とは、データ転送によりL2スイッチへ送られてきた電気信号を、MACアドレスを用いて送り先を判断することです。
※MACアドレスというのは、コンピュータに一意に割り当てられている識別番号のことです。
そのため、L2スイッチは集線装置とも呼ばれ、同じネットワーク内のPCやコンピュータをケーブルで束ねて通信する役割を果たしています。
※OSI基本参照モデルについて詳しく知りたい人はこちら。
※L2スイッチの一例「Cisco Systems社製」
L3スイッチの役割
L3スイッチは、OSI基本参照モデルの第3層の役割を果たしています。
第3層の役割とは、送られてきたパケットの送信先を、IPアドレスを用いて判断することです。
※IPアドレスとは、コンピュータを識別する一意の番号のことです。
MACアドレスがコンピュータの出荷時にベンダーにより決められているのに対し、IPアドレスはユーザが識別しやすいように自由に設定できます。
L3スイッチは経路制御装置とも呼ばれ、異なるネットワーク同士の通信の際に用いられます。
※L3スイッチの一例「Cisco Systems社製」
L2スイッチとL3スイッチの違い③｜経路制御方法
L2スイッチのデータ転送制御方法
まず、L2スイッチの外観を確認しましょう。
L2スイッチは下のようにたくさんのポートを持っていて、そこにケーブルを挿してコンピュータ同士の通信の仲立ちを行っています。
（出所）Wikipedia
L2スイッチがデータの送り先の判断に用いているのが、MACアドレステーブルです。そこには、どのMACアドレスのコンピュータがどのポートに接続しているかが記録されています。
それを使って、宛先MACアドレスから宛先インタフェースを判断しているのです。
送信先： 00000e666666
では、L2スイッチのMACアドレステーブルを用いた、具体的なデータ伝送制御の流れを説明します。
①パケットがL2スイッチに到達すると、宛先MACアドレスがMACアドレステーブルに載っているか確認する。
②載っていれば、該当するインタフェースにのみパケットが送られる。
③載っていなければ、送信元のインタフェース以外のすべてのインタフェースにパケットが送られる。
L3スイッチによる経路制御方法
こちらもL2スイッチと同様、外観を確認します。
L3スイッチも、下のようにL2スイッチと似た構造をしています。L3スイッチは、L2スイッチの機能にIPアドレスによるルーティングの機能が付加されているのが特徴です。
（出所）日刊工業新聞
L3スイッチが、パケットの送り先ネットワークの判断に用いているのが、ルーティングテーブルです。
L3スイッチは、ルーティングテーブルを参照することで、どのネットワークにパケットを送ればいいかを判断しています。
では、L3スイッチのルーティングテーブルを用いた、具体的なデータ伝送制御の流れを説明します。
A事業部のIPアドレス"10.0.0.1"のPCから、B事業部のIPアドレス"172.16.0.1"のPCへのデータ転送を考える。
①10.0.0.1から送られたパケットは、宛先172.16.0.1が同じネットワークに存在しないため、L3スイッチへ送信される。
②L3スイッチは、自身のルーティングテーブルを参照し、宛先ネットワークへパケットを伝送する。
今回は、宛先172.16.0.1へのルーティングはDirectly Connectedなので、172.16.0.0/24のネットワークへ伝送される。
※Directly Connectedとは、自身が直接伝送できるネットワークという意味。今回の場合、L3スイッチが直接伝送できるネットワークは、10.0.0.0/24と 172.16.0.0/24。
③パケットを受け取ったB事業部側のL2スイッチは、MACアドレスを参照し、172.16.0.1のPCへパケットを届ける。
L2スイッチとL3スイッチの違いまとめ
以下の表に、L2スイッチとL3スイッチの違いを簡単にまとめました。
| L2スイッチ | L3スイッチ | |
|---|---|---|
| OSI基本参照モデルの階層 | データリンク層（第2層） | ネットワーク層（第3層） |
| データの転送範囲 | 同一ネットワーク | 異なるネットワーク |
| 転送時の参照アドレス | MACアドレス | IPアドレス |
| 転送時の参照テーブル | MACアドレステーブル | ルーティングテーブル |
