ハブ、スイッチ、ルーター：それぞれの違いとは？
Jun 20th 2022より更新読了時間約1分
イーサネットネットワークには、ハブ、スイッチ、ルーターなど、さまざまなレベルで役割を果たすネットワーク デバイスがいくつかあります。これら3つのデバイスの機能は、すべて 1 つのデバイスに統合されている場合もありますが、それぞれまったく異なります。そのため、ハブ、スイッチ、ルーターの違いについて混乱している人が多くいます。次の部分では、ハブ、スイッチ、ルーターというトピックに焦点を当て、それらの違いを明確にします。
ネットワークスイッチとは?またその仕組みは何か?
ネットワークスイッチは、ローカルエリアネットワーク（LAN）内のデバイスの接続と通信を容易にするハードウェアコンポーネントです。ネットワーク内の複数のデバイスにデータを転送するルーターとは異なり、スイッチはデータパケットを別のスイッチやルーター、ユーザーのコンピューターなど、送信先の特定のデバイスに転送します。スイッチは、デバイス間のデータ・パケットを接続して送信し、効率的な通信とリソースの共有を可能にすることで、ネットワークにおいて重要な役割を果たします。
スイッチは、OSI（Open Systems Interconnection）モデルのデータリンクレイヤー（レイヤー2）で動作します。デバイスがネットワークを通じてデータを送信すると、スイッチはデータ・パケットを受信し、パケットの宛先メディア・アクセス・コントロール（MAC）アドレスを調べます。MACアドレステーブルを参照することで、スイッチは宛先デバイスが接続されているポートを特定し、その特定のポートにパケットを転送します。宛先デバイスが同じLAN内にない場合、スイッチはパケットを適切なルータに転送し、ルータはそれを目的の宛先に送信します。スイッチの内部メモリと処理能力はMACアドレス・テーブルを保存・管理し、宛先アドレスに基づいたパケットの効率的な転送を可能にします。
ネットワークスイッチは、イーサネット、ファイバチャネル、InfiniBand、ATMネットワークなど、さまざまなネットワークタイプにおいて不可欠なコンポーネントであり、ネットワークデバイスに信頼性の高い高速データ伝送を提供します。FS S5800-48F4SRスイッチを例にとると、高性能なレイヤ3イーサネット・スイッチで、次世代のエンタープライズ、データセンター、メトロ、HCI（ハイパーコンバージド・インフラストラクチャ）ネットワークに強力なレイヤ3ルーティング・ソリューションを提供します。
ハブとは?またその仕組みは何か?
ハブは一般的にLAN（ローカルエリアネットワーク）のセグメントを接続するために使用されます。ハブには複数のポートがあります。パケットが1つのポートに到着すると、他のポートにコピーされ、LANの全セグメントがすべてのパケットを見ることができます。ハブは、ネットワーク内のデバイスの共通接続ポイントとして機能します。
ネットワーク・ハブは、ハブ・ネットワークにおける中心的な接続ポイントとして機能し、複数のデバイスをリンクしてデータ伝送を促進します。受信したデータを接続されているすべてのデバイスにブロードキャストし、利用可能な帯域幅を共有します。ハブは半二重モードで動作し、トラフィックの分離とセキュリティに欠けます。接続されたすべてのデバイスがコリジョン・ドメインを共有するため、データの衝突やパフォーマンスの問題が発生する可能性があります。そのため、ハブ・ネットワークは通常、大規模なネットワークよりも小規模なネットワークに適しています。
ルーターとは?またその仕組みは何か?
ルーターは、複数のコンピュータネットワークまたはサブネットワークを接続するネットワークデバイスです。データパケットを目的のIPアドレスに転送することでトラフィックを管理し、デバイスがインターネット接続を共有できるようにします。ルーターはネットワークトラフィックを誘導する上で重要な役割を果たし、ネットワークでよく使用されるデバイスです。
ルーターは、パケットヘッダーの宛先IPアドレスを調べ、それをルーティングデータベースと比較することで、データパケットのパスを決定します。ルーターは、ルーティングテーブルを使用して、指定されたIPアドレスにデータを送信するための最も効率的な方法を決定します。ルーターはモデムと連携して、デバイスとインターネット間の通信を可能にします。ルーターは、宛先IPアドレスに基づいてデータの優先順位を付け、各送信に最適なルートを選択します。ルーティングテーブルは手動で構成することも、ネットワークアクティビティに基づいて動的に更新することもできます。ルーターは、ネットワーク内での効率的なデータフローを促進し、さまざまなデバイスとネットワーク間の効果的な通信を保証します。
ハブ vs スイッチ vs ルーター
ネットワーク機器やデバイスでは、通常、データはフレームの形で送信されます。フレームを受信すると、フレームは増幅され、宛先のPC（パーソナルコンピュータ）のポートに送信されます。ハブとスイッチの大きな違いは、フレームの配信方法にあります。
ハブでは、フレームはすべてのポートに渡されるか、または「ブロードキャスト」されます。フレームが1つのポートにのみ送信されるかどうかは問題ではありません。ハブには、フレームを送信するポートを識別する方法がありません。さらに、10/100Mbpsハブは、すべてのポートで帯域幅を共有する必要があります。これに対して、スイッチは、接続されているすべてのデバイスの MAC（メディアアクセスコントロール）アドレスを記録します。この情報を使用して、ネットワークスイッチは、どのシステムがどのポートにあるかを特定できます。したがって、フレームを受信すると、ネットワークの応答時間を大幅に増加させることなく、どのポートに送信するかを正確に把握できます。さらに、ハブとは異なり、10/100Mbpsスイッチは、各ポートに10/100Mbps全体を割り当てます。したがって、送信するPCの数に関係なく、ユーザーは常に最大量の帯域幅にアクセスできます。
フレームの送信に関係するイーサネットハブやスイッチとは異なり、ルーターはパケットを他のネットワークにルーティングして、最終的にパケットが宛先に到達するまで処理します。パケットの重要な機能の1つは、データだけでなく、パケットの送信先の宛先アドレスも含まれていることです。さらに、ルーターは、これら3つのデバイスの中で、複数のネットワーククライアント間で単一のIP（インターネットプロトコル）アドレスを共有できる唯一のデバイスです。
ハブ | スイッチ | ルーター | |
レイヤー | 物理層 | データリンク層 | ネットワーク層 |
機能 | パソコン同士をネットワークで接続するには、中央のハブを介して接続 | 複数デバイスへの接続許可、ポート管理、VLANセキュリティ設定管理 | ネットワーク内の直接データ |
データ送信フォーム | 電気信号またはビット | フレームとパケット | パケット |
ポート | 4/12ポート | マルチポート、通常は4～48ポート | 2/4/5/8ポート |
伝送方式 | フレームフラッディング、ユニキャスト、マルチキャストまたはブロードキャスト | 最初にブロードキャスト、次にユニキャストおよび/またはマルチキャスト | 初期レベルではブロードキャスト、その後ユニキャストとマルチキャスト |
デバイスの種類 | 非インテリジェントデバイス | インテリジェントデバイス | インテリジェントデバイス |
使用場所(LAN、MAN、WAN) | LAN | LAN | LAN、MAN、WAN |
伝送モード | 半二重 | 半二重/全二重 | 全二重 |
速度 | 10Mbps | 10/100Mbps、1Gbps | 1-100Mbps(無線); 100Mbps-1Gbps(有線) |
データ伝送に使用されるアドレス | MACアドレス | MACアドレス | IPアドレス |
結論
要約すると、ハブ、スイッチ、ルーターの違いを理解することは、効果的なネットワーク管理とデバイスの選択に不可欠です。
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