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違いは何ですか:レイヤ2スイッチとレイヤ3スイッチ

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Worton

翻訳者 ともや
2018年8月8日 に投稿された
2020-09-19 18:36:54
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違いは何ですか:レイヤ2スイッチとレイヤ3スイッチ

一般に、ネットワーク内のすべてのネットワークデバイスとクライアントデバイスを接続する場合は、レイヤ2スイッチが必要な基本デバイスの1つです。ネットワークアプリケーションの多様性が高まり、コンバージドネットワークの実装が拡大するにつれて、レイヤ3スイッチなどの新しいネットワークスイッチは、データセンター、複雑なエンタープライズネットワーク、商用アプリケーション、さらには先進的な顧客プロジェクトでも盛んです。

レイヤ2スイッチとは何ですか?

レイヤ2およびレイヤ3という用語は、ネットワーク通信を記述し説明するための参照モデルであるオープンシステムインターコネクト(OSI)モデルから採用されています。OSIモデルは、アプリケーションレイヤ、プレゼンテーションレイヤ、セッションレイヤ、トランスポートレイヤ、ネットワークレイヤ、データリンクレイヤ、物理レイヤの7つのレイヤを持ちます。ネットワークレイヤはレイヤ3、データリンクレイヤはレイヤ2です。

レイヤ2スイッチ

図1:OSIモデルのレイヤ2およびレイヤ3

レイヤ2は、LAN内の2つのデバイス間で直接データ転送を行います。レイヤ2スイッチは、メディアアクセスコントロール(MAC)アドレスのテーブルを保持することで機能します。スイッチMACアドレステーブルには、学習したハードウェアのMACアドレスと、最後に表示された関連する物理ポートが記録されます。データフレームはLAN内でのみMACアドレスによって切り替えられ、外部では認識されません。レイヤ2スイッチは、特定のスイッチポートにVLANを割り当てることができます。特定のスイッチポートは、異なるレイヤ3サブネットにあります。

レイヤ3スイッチとは何ですか?

レイヤ3は、論理アドレス指定とサブネット制御によるパケットルーティングを処理します。ルータは、レイヤ3に属する最も一般的なネットワークデバイスです。ルータは、パケットを宛先IP(インターネットプロトコル)アドレスにルーティングする機能を果たします。レイヤ3では、IPルーティングテーブル内のすべてのパケットの送信元および宛先IPアドレスをチェックし、パケット(ルータまたはスイッチ)への最適なネクストホップを判別します。テーブルに宛先IPが見つからない場合、デフォルトルータがない限り、パケットは廃棄されます。従って、ルーティングプロセスはしばしばいくらかの待ち時間を引き起こす。

レイヤ3スイッチ(またはマルチレイヤスイッチ)の機能は、レイヤ2スイッチの一部とルータの一部を組み合わせています。本質的に、それらは、異なるアプリケーション用に設計された3つの異なるデバイスであり、提供できる機能に大きく依存しています。しかし、彼らはまた、彼らの機能にいくつかの類似点を持っています。

レイヤ2スイッチとレイヤ3スイッチ:違いは何ですか?

レイヤ2とレイヤ3の主な違いはルーティング機能です。レイヤ2スイッチはMACアドレスのみで動作し、IPアドレスや上位レイヤの項目は考慮しません。レイヤ3スイッチは、レイヤ2スイッチが行うすべてのジョブを実行できます。さらに、静的ルーティングと動的ルーティングを行うことができます。つまり、レイヤ3スイッチはMACアドレステーブルとIPルーティングテーブルの両方を持ち、異なるVLAN間のVLAN内通信とパケットルーティングも処理します。静的ルーティングのみを追加するスイッチは、レイヤ2+またはレイヤ3ライトと呼ばれます。レイヤ3スイッチには、ルーティングパケット以外に、手動でポートを設定するのではなく、IPアドレスに基づいてVLANトラフィックにタグを付けるなど、スイッチに入るデータのIPアドレス情報を理解する機能が必要です。レイヤ3スイッチは、必要に応じて電力とセキュリティが強化されます。

レイヤ2スイッチとレイヤ3スイッチ:選択方法

レイヤ2スイッチとレイヤ3スイッチの間には、どこで使用されるのかを考える必要があります。純粋なレイヤ2ドメインをお持ちの場合は、単にレイヤ2スイッチを使用してください。VLAN間ルーティングを行う必要がある場合は、レイヤ3スイッチが必要です。純粋なレイヤ2ドメインはホストが接続されているため、レイヤ2スイッチは正常に動作します。これは通常、ネットワークトポロジではアクセスレイヤと呼ばれます。スイッチで複数のアクセススイッチを集約し、VLAN間ルーティングを行う必要がある場合は、レイヤ3スイッチが必要です。これは、ネットワークトポロジの配信レイヤーとして知られています。

レイヤ3スイッチ

図2:レイヤ2スイッチ、レイヤ3スイッチ、ルータを使用する場合

レイヤ3スイッチとルータの両方にルーティング機能があるので、どちらが優れていますか? 実際には、両方が特定のアプリケーションで有用であるため、どちらがルーティングに適しているかという問題は少なくなります。多くのスイッチングおよびVLAN間ルーティングを行い、インターネットサービスプロバイダ(ISP)/WANへのルーティングをさらに必要としない場合は、レイヤ3スイッチを使用することができます。それ以外の場合は、より多くのレイヤ3機能を備えたルータを使用する必要があります。

レイヤ2スイッチとレイヤ3スイッチ:購入方法

使用するレイヤ2またはレイヤ3スイッチを購入する場合、転送速度、バックプレーン帯域幅、VLAN数、MACアドレスのメモリ、レイテンシなど、チェックする必要があるいくつかの重要なパラメータがあります。

転送レート(またはスループットレート)は、バックプレーン(またはスイッチファブリック)の転送機能です。転送機能がすべてのポートの速度の合計よりも大きい場合は、バックプレーンを非ブロッキングと呼びます。転送速度は、パケット/秒(pps)で表されます。次の式は、スイッチの転送速度を計算する方法を示しています。

転送速度(pps)= 10Gbit/sポート数*14,880,950pps + 1Gbit/sポート数*1,488,095pps + 100Mbit/sポート数*148,809pps

次のパラメータは、バックプレーンの帯域幅またはスイッチファブリックの容量です。これは、すべてのポートの速度の合計です。すべてのポートの速度は、Tx方向とRx方向の2つに数えられます。バックプレーンの帯域幅は、ビット/秒(bpsまたはビット/秒)で表されます。バックプレーン帯域幅(bps)=ポート番号*ポートデータレート* 2

その他の重要なパラメータは、設定可能なVLANの数です。一般的に、レイヤ2スイッチでは1K = 1024 VLANで十分であり、レイヤ3スイッチではVLANの一般的な数は4k = 4096です。MACアドレステーブルのメモリは、スイッチが保持できるMACアドレスの数です。通常、8k 128kです。レイテンシとは、データ転送にかかる遅延時間です。可能な限り短くする必要があるため、レイテンシは通常ナノ秒(ns)で表されます。

概要

この記事では、レイヤ2スイッチ、レイヤ3スイッチ、ルータなど、レイヤ2とレイヤ3の図、およびこれらのレイヤでよく使用されるデバイスについて説明しました。より高度なデバイスが優れているとは必ずしも言えませんが、特定のアプリケーションに最適なデバイスを選択することは正しいです。