ネットワークを構築する上で、スイッチは欠かせない存在です。特に「l3 スイッチ」と「l2 スイッチ」は、その役割や機能が異なります。今回は、この l3 スイッチ と l2 スイッチ の 違い を分かりやすく解説し、それぞれの特徴を理解することで、より効率的なネットワーク構築を目指しましょう。
l3 スイッチとl2 スイッチの基本的な違い：どこで判断する？
l3 スイッチとl2 スイッチの最も大きな違いは、「IPアドレス」を扱えるかどうかという点にあります。l2 スイッチは、MACアドレスという、機器固有の識別子を元に通信を中継します。これは、例えるなら「部屋番号」で手紙を届けるようなものです。同じ建物内（同じネットワークセグメント）であれば、部屋番号が分かれば確実に届きます。
一方、l3 スイッチは、IPアドレス、つまり「住所」を理解し、通信を中継することができます。これにより、異なるネットワークセグメント間（例えば、部署ごとやフロアごとなど）の通信を可能にします。これは、別の町や都市へ手紙を送るようなイメージです。IPアドレスがあることで、より広範囲な通信が可能になります。 このIPアドレスを扱えるかどうかが、l3 スイッチとl2 スイッチの根本的な違いを決定づけます。
- l2 スイッチ： MACアドレスを基に、同一ネットワーク内での通信を高速に中継。
- l3 スイッチ： IPアドレスを基に、異なるネットワーク間での通信をルーティング。
通信の「中継」と「ルーティング」：役割の違いを深掘り
l2 スイッチは、基本的に「スイッチング」という動作を行います。これは、送られてきたデータフレームの宛先MACアドレスを見て、どのポートに転送すれば良いかを判断し、そのポートへ転送する作業です。非常に高速に処理されるため、同一ネットワーク内でのPC同士の通信や、サーバーへのアクセスをスムーズに行うことができます。例えるなら、オフィス内の内線電話で、担当者へ直接つないでくれるオペレーターのような役割です。
対して、l3 スイッチは「ルーティング」という、より高度な機能を持っています。ルーティングとは、目的のIPアドレスを持つ機器が、どのネットワークセグメントに存在するかを判断し、最適な経路を選択してデータを転送するプロセスです。これは、インターネットのような広大なネットワークを移動する際に、目的地まで最短・最速のルートを探すカーナビのようなものです。複数のネットワークを接続し、それぞれのネットワーク間で円滑な通信を実現するために不可欠な存在と言えます。
| 機能 | l2 スイッチ | l3 スイッチ |
|---|---|---|
| 主な処理 | スイッチング (MACアドレス) | ルーティング (IPアドレス) |
| 通信範囲 | 同一ネットワーク内 | 複数ネットワーク間 |
IPアドレスとMACアドレス：それぞれの役割
IPアドレスは、ネットワーク上の機器に割り当てられる「論理的な」アドレスで、インターネットプロトコル（IP）によって管理されます。これは、インターネット全体で一意に識別されるための住所のようなもので、通信の宛先を特定するために使われます。IPアドレスは、ネットワークの設定によって変更されることがあります。
一方、MACアドレスは、ネットワークインターフェースカード（NIC）という、ネットワークに接続するための部品に製造段階から焼き付けられた「物理的な」アドレスです。これは、機器固有のシリアルナンバーのようなもので、通常は変更されません。l2 スイッチは、このMACアドレスを学習し、効率的な通信を実現します。
- IPアドレス： ネットワーク上の「住所」。通信の宛先を特定。
- MACアドレス： 機器固有の「識別子」。同一ネットワーク内での直接通信に使用。
VLAN機能：ネットワークを効率的に分割
VLAN（Virtual LAN）は、物理的な配線を変更することなく、論理的にネットワークを分割する技術です。l2 スイッチでもVLAN機能を持つものがありますが、l3 スイッチはVLAN間ルーティングを強力にサポートします。これにより、部署ごと、フロアごと、あるいは用途ごとにネットワークを細かく分割し、セキュリティを高めたり、通信トラフィックを管理したりすることが容易になります。
例えば、経理部と営業部でネットワークを分けたい場合、VLAN機能を使えば、物理的には同じスイッチに接続されていても、論理的には別々のネットワークとして扱えます。これにより、機密情報へのアクセス権限を細かく設定したり、不要な通信を制限したりすることが可能になります。
- VLAN機能により、ネットワークを論理的に分割。
- セキュリティの向上とトラフィック管理の効率化。
- l3 スイッチは、VLAN間ルーティングに強み。
PoE (Power over Ethernet)：電源供給の有無
PoEとは、LANケーブルを通じて、ネットワーク機器に電源を供給する技術です。これにより、電源コンセントがない場所にもネットワークカメラや無線LANアクセスポイントなどを設置することが可能になります。l2 スイッチの中にもPoE対応の製品がありますが、l3 スイッチでもPoE機能を持つモデルが存在します。
PoE機能があると、配線がスッキリするだけでなく、設置場所の自由度も格段に上がります。例えば、天井に設置する無線LANアクセスポイントに別途電源アダプターを接続する必要がなくなったり、屋外に設置するネットワークカメラに電源ケーブルを引く手間が省けたりします。 ネットワーク構築の柔軟性を高める上で、PoE機能は非常に便利です。
QoS (Quality of Service)：通信品質の優先順位付け
QoSは、ネットワークの通信品質を管理・制御するための機能です。帯域幅の確保、遅延の低減、ジッター（信号の揺らぎ）の抑制などを行い、特に音声通話やビデオ会議といった、リアルタイム性が求められるアプリケーションの通信品質を保証します。l3 スイッチは、IPアドレスやポート番号などを基に、より高度なQoS設定を行うことができます。
例えば、重要なビデオ会議の通信を優先させたい場合、QoS設定によって他の通信よりも高い優先度を与えることができます。これにより、通信が混雑している状況でも、途切れることなくスムーズな会話や映像伝達が可能になります。 ビジネスにおける円滑なコミュニケーションを支える上で、QoS機能は非常に重要です。
QoSの主な設定項目：
- 帯域幅の保証
- 遅延の最小化
- パケットロス率の低減
ルーティングプロトコル：l3 スイッチの心臓部
l3 スイッチが複数ネットワーク間をルーティングできるのは、「ルーティングプロトコル」という仕組みがあるからです。ルーティングプロトコルには、RIP、OSPF、BGPなど、さまざまな種類があり、それぞれがネットワークの情報を交換し合い、最適な経路を計算します。l3 スイッチは、これらのプロトコルを動かすことで、ネットワーク全体の通信を効率的に管理します。
例えるなら、ルーティングプロトコルは、ネットワーク上の交通整理員のようなものです。各交差点（ルーターやl3 スイッチ）がお互いに交通状況を伝え合い、最もスムーズに目的地にたどり着ける道順を決定します。 どのようなルーティングプロトコルを採用するかによって、ネットワークの拡張性や安定性が大きく変わってきます。
代表的なルーティングプロトコル：
- RIP (Routing Information Protocol) ：比較的シンプルで小規模ネットワーク向き。
- OSPF (Open Shortest Path First) ：大規模ネットワークで広く利用され、効率的な経路選択が可能。
- BGP (Border Gateway Protocol) ：インターネット全体をルーティングするために使われる、最も広範囲なプロトコル。
まとめ：目的に合わせて最適なスイッチを選ぼう
l3 スイッチとl2 スイッチの違いを理解していただけたでしょうか？l2 スイッチは同一ネットワーク内での高速通信に特化しており、l3 スイッチは複数ネットワーク間のルーティングという、より高度な機能を持っています。ネットワークの規模や目的、予算などを考慮して、最適なスイッチを選択することが、安定した快適なネットワーク環境を構築するための鍵となります。