ルーターとスイッチ: 違いと比較

ルーターは異なるネットワークを接続し、ネットワーク間のトラフィックを管理します。一方、スイッチは同じネットワーク内のデバイスを接続し、データを特定のデバイスに送信します。ルーターはネットワーク層で動作し、IP アドレスを処理します。一方、スイッチはデータリンク層で動作し、通信に MAC アドレスを使用します。

主要な取り組み

1. ルーターは、ネットワーク間の通信を容易にするネットワーク デバイスであり、IP アドレスを使用してデータ パケットが送信元から送信先に移動するための最適なパスを決定します。
2. スイッチは、単一ネットワーク内のデバイスを接続するネットワーク デバイスであり、MAC アドレスに基づいてデータ パケットを転送し、ローカル エリア ネットワーク (LAN) 内のより効率的でターゲットを絞った通信を可能にします。
3. ルーターとスイッチの主な違いは、その機能とネットワーク内での使用にあり、ルーターは異なるネットワークに接続し、IP アドレスを使用します。 対照的に、スイッチは、MAC アドレスを使用して単一のネットワーク内でデバイスを接続することに重点を置いています。

ルーターとスイッチ

違い ルータ スイッチは、ルーターがコンピューターまたはシステムを複数のネットワークに同時に接続できるようにするものであり、スイッチはさまざまなデバイスに同時に接続できるようにするものです。

ただし、違いは上記だけではありません。 特定のパラメーターに関する両方の用語を比較すると、微妙な側面が明らかになります。

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比較表

機能	ルータ	スイッチ
演算	さまざまなネットワークを接続します (LAN、WAN、インターネットなど)	単一ネットワーク内のデバイスを接続します
データ送信	パケット（IPアドレス）	フレーム（MACアドレス）
OSIモデルの層	ネットワーク(レイヤー3)	データリンク(レイヤー2)
ルーティングの決定	IPアドレスとルーティングテーブルに基づく	MAC アドレスと MAC アドレス テーブルに基づく
典型的な使用例	家庭、企業、組織をインターネットに接続する	ローカルネットワーク内のコンピュータ、プリンタ、その他のデバイスの接続
ポート数	少数 (4 ～ 8)	多数 (8-48)
スイッチング速度	下位 (100 Mbps – 1 Gbps)	より高速 (1 Gbps – 100 Gbps)
ブロードキャストドメイン	各ポートは個別のブロードキャスト ドメインです (VLAN が設定されていない場合)	スイッチごとに 1 つのブロードキャスト ドメイン (VLAN が設定されていない場合)
セキュリティ機能	ファイアウォール、NAT、ACL	制限されたセキュリティ機能
費用	もっと高い	より安価な
複雑	設定がより複雑になる	設定が簡単

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ルーターとは？

ルーターは、OSI モデルのネットワーク層 (レイヤー 3) で動作するネットワーキング デバイスであり、異なるネットワーク間の通信を容易にします。これは、あるネットワークから別のネットワークにデータ パケットを転送する際に重要な役割を果たし、宛先 IP アドレスに基づいて決定を行います。詳細な内訳は次のとおりです。

ルーティング機能

ルーターはルーティング テーブルを使用して、データ パケットが宛先に到達するための最適なパスを決定します。各パケットの宛先 IP アドレスを分析し、データを適切なネクスト ホップに転送するかどうかを決定します。これにより、ローカル エリア ネットワーク (LAN) やワイド エリア ネットワーク (WAN) などの異種ネットワークの相互接続が可能になります。

ネットワークアドレス変換（NAT）

ルーターはネットワーク アドレス変換 (NAT) を使用して、ローカル ネットワーク内のプライベート IP アドレスを単一のパブリック IP アドレスにマッピングします。これにより、プライベート ネットワーク内の複数のデバイスが単一のパブリック IP アドレスを共有できるようになり、セキュリティが強化され、パブリック IP アドレス空間が節約されます。

プロトコルサポート

ルーターは、インターネット プロトコル (IP) を含むさまざまなネットワーク プロトコルをサポートし、OSPF (Open Shortest Path First) や BGP (Border Gateway Protocol) などの動的ルーティング プロトコルを処理する場合があります。これらは、インターネットの複雑な構造全体で効率的な通信を維持する上で極めて重要な役割を果たします。

セキュリティ機能

ルーターは、ファイアウォール、アクセス コントロール リスト (ACL)、仮想プライベート ネットワーク (VPN) サポートなどの機能を実装することで、ネットワーク セキュリティに貢献します。これらの機能は、ネットワークを不正アクセスから保護し、安全なデータ送信を保証するのに役立ちます。

インターフェース

ルーターには、さまざまな種類のネットワークに接続するための複数のインターフェイスがあります。これらのインターフェイスには、有線接続用のイーサネット ポートと、Wi-Fi ネットワークに接続するための無線インターフェイスが含まれます。

 

スイッチとは？

スイッチは、OSI モデルのデータ リンク層 (レイヤー 2) で動作するネットワーキング デバイスです。その主な機能は、同じローカル エリア ネットワーク (LAN) 内の複数のデバイスを接続し、デバイス間のデータ フローを効率的に管理することです。

機能と操作

1. MACアドレス学習：
   • スイッチは MAC アドレスを使用して、ネットワーク内の適切なデバイスにデータを転送します。
   • フレームを受信すると、スイッチは送信元 MAC アドレスを学習し、それをフレームが到着したポートに関連付けます。
2. 転送テーブル:
   • スイッチは、MAC アドレスを対応するスイッチ ポートにマッピングする転送テーブルを維持します。
   • このテーブルにより、スイッチは宛先 MAC アドレスに基づいて転送を決定できます。
3. ブロードキャストおよびコリジョンドメイン:
   • スイッチはポートごとに個別のコリジョン ドメインを作成し、コリジョンを軽減し、ネットワーク効率を向上させます。
   • ブロードキャスト ドメインもセグメント化され、ブロードキャスト トラフィックは同じ VLAN (仮想ローカル エリア ネットワーク) 内のデバイスに制限されます。
4. フレームフィルタリング:
   • スイッチは MAC アドレスに基づいてフレームをフィルタリングし、意図した受信者にのみフレームを配信します。
   • これにより、不要なトラフィックが削減され、ネットワーク全体のパフォーマンスが向上します。
5. VLAN サポート:
   • スイッチは仮想 LAN (VLAN) をサポートしており、ネットワークのセグメント化とデバイスの論理グループ化が可能です。
   • VLAN は、ネットワーク設計におけるセキュリティ、管理性、および柔軟性を強化します。
6. 全二重通信:
   • スイッチは全二重通信をサポートしており、ポート上での同時データ送信と受信が可能です。
   • これは、デバイスが同じ通信メディアをめぐって競合する、ハブや半二重構成などの共有環境とは対照的です。
7. マネージド スイッチとアンマネージド スイッチ:
   • マネージド スイッチは、VLAN 構成、サービス品質 (QoS)、リモート管理などの高度な機能を提供します。
   • アンマネージド スイッチはデフォルト設定で動作し、よりシンプルで、基本的な家庭や小規模オフィスのセットアップで使用されます。

ユースケース

• エンタープライズネットワーク:
  • スイッチは企業ネットワークの基本コンポーネントであり、多数のデバイスに効率的かつ安全な接続を提供します。
• データセンター：
  • データセンターでは、スイッチはサーバーと他のネットワークデバイス間の高速通信を容易にします。
• ホームネットワーク:
  • 基本的なスイッチは、コンピュータ、プリンタ、スマート デバイスなどのデバイスを相互接続するためにホーム ネットワークで使用されます。
• 産業用ネットワーク:
  • 産業用スイッチは、過酷な環境に耐えるように設計されており、産業用オートメーションおよび制御システムで使用されます。

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ルーターとスイッチの主な違い

• 機能：
  • ルータ： 異なるネットワークを接続し、ネットワーク間のトラフィックを管理し、ネットワーク層 (レイヤー 3) で動作します。
  • スイッチ： 同じネットワーク内のデバイスを接続し、データを特定のデバイスに送信し、データ リンク層 (レイヤー 2) で動作します。
• アドレッシング：
  • ルータ： IP アドレスを使用して転送を決定します。
  • スイッチ： MAC アドレスを使用してローカル ネットワーク内でデータを転送します。
• トラフィック管理：
  • ルータ： 異なるネットワーク間のトラフィックを管理し、ポリシーを適用し、IP アドレスに基づいてルーティングを実行します。
  • スイッチ： ネットワーク内のトラフィックを管理し、ポートごとに個別のコリジョン ドメインを作成し、MAC アドレスに基づいてフレームを転送します。
• 操作層:
  • ルータ： ネットワーク層（レイヤー3）で動作します。
  • スイッチ： データリンク層（レイヤ2）で動作します。
• ブロードキャストドメイン:
  • ルータ： ブロードキャスト ドメインの境界として機能し、ブロードキャスト トラフィックを制限します。
  • スイッチ： 同じ VLAN 内のブロードキャスト ドメインをセグメント化します。
• デバイス接続：
  • ルータ： 複数のネットワークに接続し、スイッチや他のデバイスに接続する場合があります。
  • スイッチ： 同じローカル ネットワーク内のデバイスを接続します。
• ルーティングとスイッチング:
  • ルータ： IP アドレスに基づいてルーティングを決定し、異なるネットワーク間のデータの最適なパスを決定します。
  • スイッチ： MAC アドレスに基づいてスイッチングを決定し、同じネットワーク内でデータを送信します。
• 典型的な使用例：
  • ルータ： WAN (ワイド エリア ネットワーク) で、異なる IP サブネットを持つネットワークを接続するために一般的に使用されます。
  • スイッチ： LAN (ローカル エリア ネットワーク) では、同じネットワーク内のデバイスを接続するために不可欠です。
• 柔軟性:
  • ルータ： ネットワーク設計の柔軟性が向上し、多様なプロトコルをサポートします。
  • スイッチ： ローカル ネットワーク内で効率的で高速な接続を提供しますが、ルーターに比べてプロトコルの柔軟性は低くなります。
• 管理対象と非管理対象:
  • ルータ： ほとんどの場合、構成オプションを備えた管理対象デバイスです。
  • スイッチ： VLAN 構成や QoS などの高度な機能を提供するマネージド スイッチを使用して、マネージドまたはアンマネージドのいずれかにすることができます。
• シナリオ例：
  • ルータ： ホーム ネットワークをインターネットに接続し、家庭内のデバイスとインターネット上のサーバー間の通信を処理します。
  • スイッチ： オフィス ネットワーク内のコンピュータ、プリンタ、その他のデバイスを接続し、同じローカル ネットワーク内での通信を容易にします。

参考情報

1. https://kilthub.cmu.edu/ndownloader/files/12074552
2. https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/1268581/