ルーターやレイヤー 3 スイッチと比較したレイヤー 2 スイッチの利点は何ですか?

ネットワーク エンジニアリングと情報技術の分野では、適切な機器を選択することがネットワーク アーキテクチャ設計の中心的な問題です。レイヤー 3 スイッチは、エンタープライズ ネットワークやデータ センター ネットワークで広く使用されており、ルーターやレイヤー 2 スイッチに対する利点によって、ネットワーク設計における重要な位置が決まることがよくあります。この記事では、ルーターやレイヤー 3 スイッチと比較したレイヤー 2 スイッチの主な利点について、パフォーマンス、機能、およびアプリケーション シナリオに焦点を当てて詳しく説明します。

レイヤー3スイッチの定義と動作原理

レイヤー 3 スイッチの利点を理解するには、その基本概念と動作原理を明確にすることが重要です。

レイヤー2スイッチ: OSI モデルの第 2 層 (データリンク層) で動作し、MAC アドレス テーブルに基づいてデータ フレームを転送します。主に、同じローカル エリア ネットワーク (LAN) 内のデバイス間の通信に使用されます。

ルータ: OSI モデルの第 3 層 (ネットワーク層) で動作し、IP アドレスに基づいてデータ パケットをルーティングします。ルーターは、異なるネットワークを相互接続するのに適しており、複雑なルーティング プロトコルとポリシーをサポートします。

レイヤー3スイッチ: スイッチとルーターの機能を組み合わせ、ハードウェア レベルでレイヤー 2 ルーティング機能を実行しながらレイヤー 3 デバイスの高速スイッチングを可能にします。レイヤー 3 スイッチは、ハードウェア チップ (ASIC や特定用途向け集積回路など) を介してレイヤー 3 ルーティング機能を処理し、速度と柔軟性の両方を実現します。

レイヤー 3 スイッチに対するレイヤー 2 スイッチの利点

レイヤー3ルーティング機能のサポート

レイヤー 2 スイッチは同じブロードキャスト ドメイン内で動作し、データの転送には ARP プロトコルと MAC アドレス テーブルを使用します。サブネット間通信を実現するには、ルーターが必要です。ただし、レイヤー 3 スイッチにはルーティング機能が組み込まれているため、別のルーターを必要とせずにサブネット間通信を直接処理でき、ネットワークの複雑さが大幅に軽減されます。

強化されたブロードキャストドメイン分離

大規模ネットワークでは、ブロードキャスト トラフィックが大量の帯域幅を消費し、ネットワーク パフォーマンスに影響を与える可能性があります。レイヤー 2 スイッチでは、ブロードキャスト ドメインを効果的に分離できません。一方、レイヤー 3 スイッチは、サブネットのセグメント化に VLAN をサポートし、レイヤー 3 機能を使用して VLAN 間ルーティングを実現し、VLAN 間通信を維持しながらブロードキャスト トラフィックを分離します。

転送効率の向上

レイヤー 3 スイッチは、高速パケット処理のためにハードウェア転送 (ハードウェア ルーティング) と ASIC チップを活用します。ソフトウェア転送に依存する従来のルーターと比較すると、レイヤー 3 スイッチは、特に大量のデータ トラフィックを処理する必要がある環境では、大幅に向上したパフォーマンスを提供します。

ルーターと比較したレイヤー3スイッチの利点

• パフォーマンスの大幅な向上  

ルーターは主にソフトウェアでルーティングを実現し、転送速度は CPU のパフォーマンスによって制限されます。一方、レイヤー 3 スイッチはルーティングにハードウェアを使用するため、速度はルーターの数倍、場合によっては 3 倍も速くなります。これは、レイヤー XNUMX スイッチが大量のトラフィックと同時要求を難なく処理できるエンタープライズ キャンパス ネットワークやデータ センターでは特に有利です。

• 簡素化されたネットワークアーキテクチャ  

従来のネットワークでは、サブネット間の通信にルーターが必要です。しかし、ルーターのインターフェースは限られており、高価であるため、複雑なネットワークでは複数のルーターを連携して動作させる必要がある場合があります。ルーティング機能が組み込まれたレイヤー 3 スイッチは、多数のポート接続をサポートしながらほとんどのルーター機能を置き換えることができるため、ネットワーク アーキテクチャが大幅に簡素化されます。

• 待ち時間の短縮  

ルータでは、複雑なプロトコル スタック解析とルート選択プロセスにより、パケット転送の遅延が増加します。ハードウェア転送メカニズムを備えたレイヤー 3 スイッチは遅延が少ないため、ビデオ会議やリアルタイム通信など、遅延の影響を受けやすいアプリケーションに適しています。

• 豊富なエンタープライズ機能のサポート  

最新のレイヤー 3 スイッチには、多くの場合、サービス品質 (QoS)、アクセス制御リスト (ACL)、負荷分散などの多数のエンタープライズ レベルの機能が統合されており、複雑なネットワーク環境の要求に応えます。ルーターにも同様の機能がありますが、レイヤー 3 スイッチはパフォーマンスとスケーラビリティに優れています。

実際のシナリオにおけるレイヤー 3 スイッチのアプリケーションの利点

エンタープライズキャンパスネットワーク  

大規模なエンタープライズ キャンパス ネットワークでは、通常、複数の VLAN が確立され、異なる部門またはビジネス ユニットからのトラフィックを分離します。レイヤー 3 スイッチは、ブロードキャスト トラフィックを分離しながら、VLAN 間ルーティングを通じてこれらの VLAN 間の通信を可能にするため、ネットワークの効率とセキュリティが向上します。

データセンターネットワーク  

データ センターは膨大な量のデータ トラフィックを処理するため、従来のルーターではパフォーマンスのボトルネックになる可能性があります。高性能ハードウェア転送機能を備えたレイヤー 3 スイッチは、サブネット間通信を効率的に管理し、仮想化と高密度接続をサポートするため、データ センターのコア スイッチング デバイスとして最適です。

IPテレフォニーとマルチメディアアプリケーション  

IP テレフォニーおよびビデオ会議アプリケーションでは、高いネットワーク帯域幅と低い遅延が求められます。QoS 機能を備えたレイヤー 3 スイッチは、音声パケットとビデオ パケットを優先し、マルチメディア アプリケーションの品質を確保します。

大規模キャンパスネットワーク

キャンパス ネットワークでは、異なる建物や部門が別々のサブネットに分割されることがよくあります。レイヤー 3 スイッチは従来のルーターを置き換えることができ、効率的なサブネット間ルーティングを提供し、ネットワーク機器の全体的なコストを削減します。

最大の利点は何ですか?

レイヤー 3 スイッチの最も重要な利点は、ハードウェア アクセラレーションによって実現される高性能ルーティング機能にあり、レイヤー 2 スイッチとルーターの両方の利点を組み合わせ、ネットワーク パフォーマンスと柔軟性を大幅に向上させます。

効率的なサブネット間通信

レイヤー 3 スイッチは、ハードウェア チップ (ASIC など) を使用してルーティング機能を高速化し、従来のルーターよりもはるかに優れたサブネット間通信パフォーマンスを実現します。大量のトラフィックと大量の同時データ交換をサポートできるため、効率的なルーティングを必要とするエンタープライズ キャンパス ネットワークやデータ センターに特に適しています。

簡素化されたネットワークアーキテクチャ

スイッチング機能とルーティング機能の両方を統合し、複数のデバイス (レイヤー 2 スイッチやルーターなど) を必要とする従来のアーキテクチャの複雑さを軽減し、機器と管理のコストを削減します。

低レイテンシ

ルーティング機能とスイッチング機能の両方がハードウェア レベルで完了するため、データ処理速度が速くなり、転送遅延が少なくなり、特にリアルタイム パフォーマンスを必要とするアプリケーション (ビデオ会議や IP テレフォニーなど) に役立ちます。

レイヤー 3 スイッチの最も顕著な利点は、そのパフォーマンスです。ハードウェアを通じてルーティング機能を実装することで、柔軟性、拡張性、高スループットに対する現代のネットワークの要求を満たしながら、効率的なスイッチングを維持できます。そのため、レイヤー XNUMX スイッチは、エンタープライズ ネットワークやデータ センターの展開に欠かせない重要なデバイスとなっています。