ネットワーク

L2スイッチとL3スイッチの違いは?それぞれの役割やデータ転送方法についてわかりやすく説明

L2スイッチとL3の違い

ネットワークについて学び始めると、スイッチや無線LANといった様々なネットワーク機器の用語が出てきますよね。たしかに、ネットワークを構成する機器には様々なものがあります。

中でも、紛らわしいのが今回ご説明する、

●L2スイッチ(スイッチングハブ)
●L3スイッチ

です。

そこで今回の記事では、それぞれの役割やデータ転送方法に着目して、両者の違いをわかりやすく説明していきます。

L2スイッチ、L3スイッチのネットワーク上の立ち位置

L2スイッチ、L3スイッチの役割とデータ転送方法

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。

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。

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。

L2スイッチ(スイッチングハブ)のイメージ
(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。

送信元:00000e111111
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。

データ転送の流れ

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。

L3スイッチのイメージ
L3スイッチのイメージ
(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。

L3スイッチのデータ伝送方法

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。

データ転送の流れ

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