レイヤー3スイッチって、どうして外部と接続できないんですか？

質問

小さな会社の開発チームでプログラマーをしています。

チーム内のネットワークを整理しなおそうという事になって、みんなで知識を出し合っていたんですが、恥ずかしながら正直言ってチンプンカンプンで、勉強している最中です。

質問なんですが、話題の中で「ルーターかレイヤー3スイッチのどちらを使うか」と言う話題になってたんです。

ちなみに、今までは古いルーターを2つ使って、1つは外部（ADSLです）と接続して、社内のネットワークを構築し、もう一つはセグメントを別けて別会社のメンバー用のネットワーク（セグメントと言うんでしょうか？）を構築していました。

あるメンバーが、「レイヤー3スイッチを1つ購入して、ルーター2つ分の役割をさせよう」と発言しました。
IT用語辞典では、
「レイヤ3スイッチは主に企業の基幹ネットワークなど、複数のサブネットを連結する大規模なシステムのルーティングに使用されている。」
と書かれており、何となく合っている気がします。
ちなみにURLは、
ttp://e-words.jp/w/E383ACE382A4E383A43E382B9E382A4E38383E38381.html
です。

その時、他のメンバーが「レイヤー2じゃなくてレイヤー3だから、外部と接続出来ないのでは？」と言ったのです。
ルーターはどうもレイヤー2でIPアドレスを変換しているという事は解りました。しかしOSI参照モデルの用語説明を見ても、どうしてそういう結論に至るのか解らないのです。彼は何かを勘違いしているのでしょうか？

個人的には、「機材が少なければ、単純で管理が楽になるし、いいんじゃね？」と単純に思ってました。でも、話はそう単純じゃないような気がしています。

本当にレイヤー3スイッチは外部と接続できないのですか？
だとしたら何で、『主に企業の基幹ネットワークなど』に使われているのですか？すごく不便そうなのに・・・。

すいません、解りづらかったら投稿しなおします。

回答No.4

otenki-kaisei

こんばんは。よろしくどうぞ。

＞『主に企業の基幹ネットワークなど』に使われているのですか？すごく不便そうなのに・・・。

セキュリティの面から基本的には、出口（外部）は一箇所で良いと思います。セキュリティからもルータが適任だと思います。
そう考えれば、内部のやり取りはスイッチがメインになります。

L2だと、セグメントが異なると、やり取りできませんので、ルータが必要になってしまいます。でも、いちいちルータを用意していては...。
会社でいえば、法務部・経理部・総務部・営業１・営業２・情報処理室・・・
みたいな感じでしょうか？
これらの部署を夫々のセグメントにわけ、やり取り可能にした機械がL3スイッチです。情報処理室からルータにつなげ、外部に出られるようにして
一部フィルタリングしておけば..。こんなシステムでどうですか？

回答No.3

noocyte

私は全然詳しくありませんが，↓この辺が参考になるのでは？

ルータとレイヤ3スイッチの違いって何？:[ネットワークのおべんきょしませんか？]
http://www.n-study.com/network/2004/10/3_1.html

　　> また、ルータはあまりたくさんのLANインタフェースは持っていない
　　> 製品が多かったのですが、現在はレイヤ3スイッチのようにたくさんの
　　> LANインタフェースを持つ製品も存在します。たとえば、Cisco 2600や
　　> Cisco 3600/3700シリーズのモジュールにスイッチのようにたくさんの
　　> イーサネットインタフェースを持つものがあります。

　　(中略)

　　> さらに、レイヤ3スイッチはスイッチなのでWANインタフェースを持って
　　> いなかったのが普通ですが、上位機種でATM(Asynchronous Transfer Mode)や
　　> POS(Packet Over SONET/SDH)などのWANインタフェースを搭載できる製品もあります。

「"レイヤ３スイッチ" "ルータ" 違い」で検索
http://www.google.co.jp/search?q=%22%E3%83%AC%E3%82%A4%E3%83%A4%EF%BC%93%E3%82%B9%E3%82%A4%E3%83%83%E3%83%81%22+%22%E3%83%AB%E3%83%BC%E3%82%BF%22+%E9%81%95%E3%81%84&sourceid=navclient-ff&ie=UTF-8&rls=GGGL,GGGL:2006-34,GGGL:ja

回答No.2

Solitivs

ご質問にある「外部接続」は、広域ネットワークを介したWAN接続（インターネット接続を含む）としてお答えします。
　レイヤ3（L3）スイッチは、端的に言えば「ルーティング機能を持つスイッチングハブ」です。したがって機材としてはルータ＋レイヤ2（L2）スイッチとほぼ同一視できます。「L3スイッチだから外部接続はできない」ということはありません。

　ただ、「外部接続」に使用する回線の種類によっては、ルータでないと対応できないこともあります。しかし質問の場合「外部接続」はADSLであるとのことですので、ユーザー側（要はADSLモデムのLAN側）インターフェイスはイーサネットであろうと思います。この場合は、L3スイッチ側の標準インターフェイスと同じですので、そのまま相互に接続すればOKです。
　しかしユーザー側インターフェイスが、常にイーサネットであるとは限りません。専用線やIP-VPNの場合、キャリアの提供するインターフェイスがシリアルインターフェイス（V.35）だったりすることもあります。こうした場合には、ルータのWAN側インターフェイスにV.35が使用できるモデルを選ぶか、ルータの拡張スロットにV.35インターフェイスを追加するなどして対応します。なお、こうした場合はインターフェイスの物理形状だけではなく、そのインターフェイスを介して通信を行うための制御ソフトウェアも必要ですが、上記のようなルータではこのソフトウェアも込みで提供されます。

　もう一つルータを選択する場合の例を挙げるとすれば、IP-VPN網を介してWAN接続されている拠点同士でレイヤ2の通信を行う場合です。NetBEUIやSNAなどのレイヤ2プロトコルは、レイヤ3の網であるIP-VPN網を越えることができません。IP-VPNはレイヤ2のブリッジ機能を持たず、これらのプロトコルが使用するMACアドレスを伝送できないからです。
　こうした場合、Ciscoルータなどには“Data Link Switch”（DLSw）というオプション機能が用意されており、これを使うことによってレイヤ2プロトコルをブリッジすることができるようになります（DLSwは、レイヤ2プロトコルをIPでカプセリングして伝送する機能です）。
　もっともこうしたケースでは、レイヤ2VPN（いわゆる広域イーサネット）を使い、拠点にL3スイッチを置くようにすれば勝手にブリッジしてくれますから、そのような選択をすることもあります。

　結局のところ、L3スイッチを使うかルータを使うかは、ネットワーク全体の設計を基に決めることです。LAN側に複数のセグメントがあり、セグメント間のトラフィックが多いのであれば、ワイヤスピードでルーティングのできるL3スイッチが適しています。LAN側に複数のセグメントを持つことはルータ＋VLAN対応L2スイッチでVLANを構成することでも可能ですが、ルータとL2スイッチの間がボトルネックになるおそれがあるためです。
　逆に、上に書いたような要件があるのなら、ルータを選ぶことになります。

回答No.1

Toshi0230

皆さん、知識が中途半端でレイヤ２(L2)スイッチ、L3スイッチ、ルータの機能を完全に誤解しています。

まずL3スイッチが外部と接続できない理由ですが、これは外部接続に使用するL2プロトコルがL3スイッチで利用できないという点が技術的な理由としては大きいです。他にも、インターネット接続時に必要あるいは重要な機能がL3スイッチでは搭載されていないことが多々あります。
なので、ISPとの接続形態など条件がそろえばL3スイッチでつなぐことも可能です。費用面などで現実的ではないので、見たことはありませんが（＾＾；。

ルータもL3スイッチも、複数のネットワーク（サブネットワーク）を結合するという点では同じなのですが、ルータは個々のネットワークのL2プロトコルが異なる場合でも対応できるような機能を持っているのに対して、L3スイッチはL2はイーサネット環境だけを前提としていて、LANの中での高速ルーティングに特化しています。

また、ルータはその機能を主にソフトウェアで実現していることもあり、機能が豊富です。製品にもよりますが、多数のルーティングプロトコルに対応していたり、最近のブロードバンドルータなどではNAT(NAPT)/ファイアウォールなどの機能が搭載されていたりします（それどころかDHCPサーバとかDHCPクライアントとかNTPサーバとか、本来ルータの役割とは関係ない機能を持っていたりもしますし）。VPN機能を持つルータも多数あります。
L3スイッチは性能を稼ぐために機能を主にハードウェア（ASIC）で実現していることから処理速度は速い反面、機能の数としては絞られています。ルーティングプロトコルもRIP/OSPFなどLAN内で用いられるものだけにたいおうしていることもあります。パケットフィルタを搭載しているL3スイッチもありますが、ファイアウォールやVPNの機能を搭載したものはおそらくないでしょう。

整理すると：
・ルータは速度（スループット）はさほどでもないが、反面機能が豊富で、イーサネット以外にもPPP/PPPoE/ISDNなど様々なL2プロトコルに対応しているので、インターネットやWANと接続する場合に適している
・VPNやファイアウォールなど、インターネットとの接続およびそれに必要なるセキュリティを念頭において設計された製品も多い
・L3スイッチは速度が速く、大量のデータを高速に転送することが可能
・おもにLAN環境内で使用することが想定されているため、L2プロトコルとしてはイーサネットくらいしか利用できない。また、そのためにファイアウォールなどのセキュリティ関係の機能は搭載されていない

といったところです。

企業内の基幹ネットワークで複数のサブネットを連結する場合、LAN同士の接続になり、高速なパケット転送が要求されるので、ルータよりもL3スイッチのほうがよく利用されます。
ただし、用途によっては高速ルータ（１台何千万もするようなやつ）が使われる場合もあります。

それから、
> ルーターはどうもレイヤー2でIPアドレスを変換している

これはものすごい間違いなのでもう一度勉強してください。
IPアドレスはL3に属するプロトコルですので、アドレス変換もL3で行われます。
異なるL2プロトコルのネットワークを接続することができる、ということであれば正しいです。