今日のネットワーク環境は複雑に絡み合っており、レイヤ 3 スイッチは従来のスイッチとルーターの機能を組み合わせた必要なインターフェイスを提供しています。この記事では、レイヤ 3 スイッチの機能を分析し、レイヤ 2 スイッチおよびルーターと比較します。読者の目標は、これらのデバイスがネットワーク内でどのように使用されているか、効率性と柔軟性の面でどのような利点がもたらされるか、およびレイヤ 3 スイッチの使用がどのような状況で有益であるかを理解することです。インフラストラクチャ ネットワークの制限が広がるにつれて、ネットワーク プロフェッショナルがレイヤ 3 スイッチに関する適切な知識を持つことの必要性が高まり続けています。レイヤ 3 スイッチの機能とは
このレイヤー3スイッチはどのように動作するのか
スイッチとルーターの機能を組み合わせたレイヤー 3 スイッチは、異なるネットワーク セグメント間でルーティングを実行できるため、データ パケットをより効率的に転送できます。また、OSI 参照モデルの第 3 層の情報を使用して、データの最適なルートを見つけることもできます。レイヤー 2 スイッチはデータ フレームの送信に使用され、宛先デバイスの MAC アドレスのみを使用しますが、レイヤー XNUMX スイッチは IP アドレスを使用して任意のネットワークにパケットを送信できるため、ルーターなしでルーティングを処理できます。マイクロコンピューターのこの汎用性により、迅速かつ適切なルーティング決定を行い、ネットワーク内外のデータ フローを制御できます。そのため、接続性と速度が重要となる現代の複雑なネットワーク システムに最適です。
レイヤー 3 スイッチの運用上の重要性は何ですか?
レイヤー 3 スイッチは、高速ルーティングを実行し、ネットワーク接続間のデータ転送を改善する高度なデバイスです。また、レイヤー 2 スイッチングとレイヤー 850 ルーティングも提供し、ルーティングされたパケットを IP アドレス経由で伝送し、レイヤー 3 の速度内で MAC アドレス ルーティングを保持できます。このようなコンバージェンスにより、最大 3 億 XNUMX 万パケットの速度でルーティング機能を実行できるため、ネットワーク効率が大幅に向上します。さらに、レイヤー XNUMX スイッチは、vLAN、vLAN 間ルーティング、およびネットワークの適切な管理と成長に役立つ一部のセキュリティ ポリシーの実行も容易にします。これらの機能の一部は、効率のためにスイッチング速度とルーティングの組み合わせが求められるデータ センターや大規模エンタープライズ市場などの場所でレイヤー XNUMX スイッチを使用することを正当化します。
なぜルーターではなくレイヤー 3 スイッチを選ぶべきなのでしょうか?
標準的なルーティング デバイスと比較すると、レイヤー 3 スイッチには、特に速度と効率の面でいくつかの利点があります。ルーターのように効率的にルーティング操作を実行しますが、速度はスイッチと同じです。これにより、内部アプリケーション スイッチングおよびルーティング タスクのデータ処理が高速化し、レイテンシが低減します。最新のレイヤー 3 スイッチは、大量のデータ トラフィックを処理する環境にも最適で、より高いスループットと容量を提供できます。また、VLAN やレイヤー 2 スイッチングなどの管理機能も提供し、セグメント化とトラフィック フローの点でネットワーク管理を強化します。したがって、ルーティング デバイスが提供する論理制御機能を失うことなく、大量のデータ転送速度と高いパフォーマンスを実行するエンタープライズ ネットワークでは非常に役立ちます。
レイヤー 3 スイッチとレイヤー 2 スイッチの違いは何ですか?
どれがレイヤー 2 スイッチで、どれがレイヤー 3 スイッチですか?
レイヤー 2 スイッチはデータ リンク レベルで動作し、同じ VLAN 内の MAC アドレスによるデータ フレームのスイッチングに限定されます。異なる VLAN またはネットワークにトラフィックをルーティングすることはできないため、ローカル ネットワーク セクションでのみ使用できます。一方、レイヤー 3 スイッチはネットワーク レイヤーで動作し、レイヤー 2 スイッチとルーターの機能を統合します。これにより、VLAN 間のルーティングが許可されるため、レイヤー 3 スイッチを通過するトラフィックは、XNUMX つのネットワーク セグメントから別のネットワーク セグメントに移動できます。したがって、「XNUMX スイッチは、より多くの制御と柔軟性を提供し、トラフィックを最適に制御する必要があり、スケーラブルでもある場所に最適です。」
レイヤー 2 とレイヤー 3 のどちらのネットワーク レイヤーを使用すればよいですか?
レイヤー 2 およびレイヤー 2 スイッチはネットワーク設定で使用される傾向があり、この場合、この点が考慮されるべき要素です。) レイヤー 3 スイッチは、データを単一の VLAN にのみ転送する必要があり、ほとんど処理が行われない基本的なネットワーク構成で主に役立ちます。ルーティング オーバーヘッドなしでイントラネット トラフィックのみを管理するため、低コストと使いやすさが最優先される単純な状況に適しています。この点で、レイヤー XNUMX スイッチは、VLAN 間でのアドレス指定とルーティング、およびネットワークのさまざまなセクション間でのデータのスイッチングを迅速に実行する必要がある複雑なネットワーク構造で使用できます。これらのスイッチは、より多くのルーティング機能と高度なトラフィック管理機能を特徴としており、エンタープライズ レベルのネットワーク カバレッジに使用できます。
レイヤー 3 スイッチはネットワークのパフォーマンスをどのように向上させるのでしょうか?
VLAN と IP アドレスの処理におけるレイヤー 3 デバイスの役割は何ですか?
レイヤー 3 デバイスは、ルーティングを使用して異なる VLAN 間の通信を可能にすることで、VLAN と IP アドレスを処理します。各 VLAN には一意の IP サブネットが割り当てられ、他のレイヤー 1 デバイスによってルーティングが行われ、異なる VLAN にあるデバイス間の通信が容易になります。上記のルール XNUMX と同じアクションを実行します。デバイスは、IP アドレスと関連するサブネットを記録するテーブルを保存し、宛先 IP アドレスを使用して VLAN とこれらのサブネット間のトラフィックを転送できるようにします。この制限により、サブネットワークの誤用や不正行為によって利用可能なリソースが浪費されることがなくなり、特定の VLAN に属さないブロードキャストがネットワークの境界外に流れなくなります。
レイヤー 3 ルーティングは LAN パフォーマンスを向上できますか?
効率性を高めるために、レイヤー 3 ルーティング要素は、シームレスな VLAN 間通信を可能にし、ブロードキャストを削減することでネットワークの改善を実現します。レイヤー 3 が帯域幅を節約する理由をさらに拡張すると、レイヤー 3 ルーターはパケットをさまざまな VLAN に移動し、さらにルーティングしてデータ転送を最適化します。全体として、この能力によりネットワーク パフォーマンスが向上し、リソース使用率の面でより優れた機能が提供され、プロセスが高速化され、ローカル エリア ネットワーク内でほぼ瞬時に応答します。
レイヤー 3 スイッチはネットワーク セキュリティにおいてどのような役割を果たすのでしょうか?
レイヤー3スイッチのアクセス制御リストとは何ですか？それは提供されていますか？
アクセス制御リスト (ACL) は、レイヤー 3 スイッチで使用されます。これらの ACL は、IP アドレス、プロトコル、またはポート番号を含むプログラムされたルールに従って着信トラフィックと発信トラフィックを規制することで、ネットワーク セキュリティを向上させる上で非常に重要です。レイヤー 3 スイッチは、ACL を使用してデータ フローを制限および許可し、ネットワーク内の論理セクター全体にわたるデータ アクセスのポリシーを実装できます。この機能により、ネットワークは侵入やその他の危険から保護されますが、必要なデータは流れます。
レイヤー 3 スイッチはファイアウォール機能をどのようにサポートしますか?
レイヤー 3 スイッチがファイアウォール機能をサポートし続けるのはなぜでしょうか? レイヤー 3 スイッチは、アクセス制御リストやステートフル パケット インスペクションなどのセキュリティ レイヤーが組み込まれた「マスキング スイッチ」です。これらの機能は、スイッチが特定のユーザーによるネットワークへのアクセスやデータ送信を許可または制限できるようにすることで、ファイアウォールのように機能します。したがって、レイヤー 3 スイッチは特定のアドレスのトラフィック フローを制御し、政治的な情報を含むパケットの移動をブロックまたは許可できます。
レイヤー 3 スイッチを正しく設定する方法: 包括的なガイド
レイヤー 3 スイッチの VLAN 構成手順。
レイヤー 3 スイッチ上で VLAN を構成する場合、基本的な手順には次のようなものがあります。
- スイッチへの接続最初のステップは、コンソール ケーブルまたは Telnet や SSH などのリモート管理ツールを使用してスイッチに接続することです。
- グローバル設定へのアクセス: プロンプトに configure terminology と入力してグローバル設定モードにアクセスすると、ダイアログ ボックスが改善されます。
- VLAN を設定します。 作成された VLAN を重要な属性で編集して構成します。VLAN を削除したり、別の VLAN を作成する準備をしたりするには、作成された VLAN を示す特定の番号 (たとえば、vlan 10) を含む vlan コマンドを使用します。
- スイッチポートのVLANメンバーシップを構成する: インターフェイス コンフィギュレーション コマンドを使用して、特定のポートを VLAN に割り当てます。インターフェイスの後にインターフェイス ID を入力します (例: interface FastEthernet0/1)。次に、コマンド switchport access vlan [VLAN ID] を使用してポートを VLAN に配置します。
- 作成された VLAN 間のルーティングを有効にします。 VLAN 間ルーティングを許可するには、プロンプトに「IP ルーティング」コマンドを入力します。コマンド interface vlan [VLAN ID] を使用して設定された各 VLAN インターフェイスに一意の IP アドレスを割り当て、コマンド IP address [IP アドレス] [サブネット マスク] を使用して IP アドレスを設定します。
- 構成を確認します。 特権 EXEC モードに戻り、適切なコマンドを使用して、以前に設定した VLAN が正しくインストールされ、設定されているかどうかを確認します (たとえば、show vlan Brief および `show ip route')。
これらの手順により、組織内のトラフィックを分離してパフォーマンスとセキュリティを向上させるために、特にレイヤー 3 スイッチ上で VLAN を構成することが正当化されます。
レイヤー3ルーティングの設定方法
ネットワーク スイッチまたはルーターでレイヤー 3 ルーティングを確立するには、次の手順に従う必要があります。
- IP ルーティングを有効にする: configure terminator コマンドを使用してグローバル コンフィギュレーション モードに入り、router, 'ip routing' と入力して IP ルーティングをオンにします。
- レイヤー3インターフェースの設定: レイヤ 3 ルーティングに参加する各インターフェイスを決定し、IP アドレスを割り当てる必要があります。必要なインターフェイスを設定するには、インターフェイス設定コマンド「interface [type] [number]」を入力します。その後、コマンド「ip address [IP Address] [Subnet Mask]」を使用して、関連する IP アドレスを設定します。
- 静的ルートを設定するか、ルーティング プロトコルを有効にします。 静的ルーティングを使用する場合は、関連するルーティング手法を指定し、可能であれば、各ルートに対して「ip route [宛先ネットワーク] [マスク] [ネクストホップ アドレス]」を指定します。または、他のルーティング プロトコル (EIGRP、OSPF) では、それぞれの設定コマンドを使用して、必要なすべての動的ルートの交換を有効にできます。
- ルーティング構成を確認します。 「show ip route」、「show ip interface Brief」などの検証コマンドを使用して、ネットワーク内のルーティングと接続の正確性を確認します。
上記の手順を実行することで、機能するレイヤー 3 ルーティングを実現し、さまざまなネットワーク領域間の相互通信を容易にすることができます。
一般的な構成の問題とその解決策
必要なすべての VLAN が存在することを確認します。VLAN の割り当てに注意し、VLAN の概要を表示して調整します。主にセルのルールが適用されている場合、VLAN は正しく構成されません。
- ネットサーバーの競合による問題の分析から将来の開発まで: IP アドレスが競合すると、ネットワークが中断される可能性があります。ネットワークに接続されたコンピューターを管理するには、各コンピューターに固有の IP アドレスが必要です。
- ルーティング ループなどのバランスとバグ: ルーティング ループの発生は、ネットワークの脆弱性を悪化させる望ましくない傾向につながります。注意 ルーティング ループが発生すると、ネットワークが不安定になるため危険です。また、各ルートのホップ数に関してルーティングを最適なパフォーマンスに保つために、ループ防止メカニズムが導入されています。
- ルーティング テーブルの問題: この場合、ルーティング テーブルには、最終的な宛先に転送するはずのパケットの欠落したルートが含まれており、ルーティング サービスを実行する能力が低下します。この機能は定期的に実行する必要があります。このメイン メニューで説明されているように、インストールされている重要な、適切にルーティングされたテーブルの存在を確認する必要がある場合は、show IP route を使用するのが適切です。
- 資源管理： ネットワーク ハードウェアに過負荷をかけると、リソース不足によりパフォーマンスが低下する可能性があります。ただし、これはトラフィックの速度に依存します。したがって、リソースの使用状況を追跡し、リソース ハードウェアをアップグレードして、トラフィックの増加に対応できる十分なリソースを提供する必要があります。
適切な構成と検証でこれらの問題に対処すると、ネットワークのパフォーマンスと信頼性が大幅に向上します。
参照ソース
よくある質問（FAQ）
Q: レイヤー 3 スイッチとは何ですか? また、OSI モデルのレイヤー XNUMX ではどのように機能しますか?
A: レイヤー 3 スイッチ (L3 スイッチとも呼ばれる) は、スイッチング機能とルーティング機能の両方を備えたネットワーク デバイスの一種です。通常のレイヤー 2 スイッチとは異なり、レイヤー 3 スイッチにはルーティング機能があり、MAC だけでなく IP アドレスも使用できるシステムを備えているため、レイヤー 3 ネットワーク内でのルーティングが可能です。
Q: 従来のレイヤー 2 スイッチと比較したレイヤー XNUMX スイッチの大きな利点は何ですか?
A: レイヤー 2 スイッチとレイヤー 3 スイッチの主な違いは、ルーティングです。レイヤー 3 スイッチは MAC アドレスのみに基づいたスイッチング機能に限定されていますが、レイヤー 3 スイッチはそれだけでなく、さまざまな IP サブネットまたはセグメントを相互接続するなど、さらに多くの機能を備えています。これにより、レイヤー 3 スイッチはルーターに近くなり、レイヤー XNUMX スイッチにとって負担となるルーティング部分をさらに効率的に実行します。その結果、レイヤー XNUMX スイッチがネットワークの輻輳を緩和し、不利なトラフィックの流れを容易にするのに理想的である理由がさらに説明されます。
Q: 専用ルーターの代わりにレイヤー 3 スイッチを使用する必要があるのはどのような場合ですか?
A: ルーティングが必要で、それを迅速に行う必要があるローカル エリア ネットワーク (LAN) を相互接続する場合は、専用ルーターの代わりにレイヤー 3 スイッチを使用する必要があります。レイヤー 2 スイッチのスイッチ機能は、レイヤー 3 とレイヤー XNUMX を比較した場合に比べて遅延を最小限に抑え、データ効率を向上させるのに役立つため、データ センターやエンタープライズ ネットワークなどの周辺環境に任意のタイプのレイヤー XNUMX スイッチを配置できます。
Q: レイヤー 3 スイッチには VLAN 管理を可能にする機能がありますか? セグメンテーションはどのように改善されますか?
A: はい、レイヤー 3 スイッチは VLAN (仮想ローカル エリア ネットワーク) を管理できます。異なる VLAN が相互に通信できるようにすることで、ネットワークのセグメンテーションを強化します。これは、異なる VLAN からのトラフィックが中断されるレイヤー 3 スイッチの役割によるもので、中断によって VLAN のセグメンテーションが強化されます。これは、適切なトラフィック管理に重要な機能です。
Q: ギガビット ネットワークを構成する際に、スイッチ上のポートはどのような役割を果たしますか?
A: スイッチのポートは、ギガビット ネットワークの豊かな構成における基本的な要素です。通常、レイヤー 3 スイッチには多数のギガビット イーサネット ポートがあり、より多くのデバイスを介してより多くのデータを転送できます。これらのポートは、ダウンタイムをほとんどまたはまったく発生させずに大量のデータを保持できる、安定した高速なインフラストラクチャ ネットワークの開発に役立ちます。
Q: レイヤー 3 スイッチはネットワークの QoS (Quality of Services) にどのような影響を与えますか?
A: レイヤー 3 スイッチは、特定のサービスまたはデータ タイプへのネットワーク トラフィックを重要度に基づいて管理することで QoS を実現します。パケットの性質に基づいて帯域幅を割り当てることができるため、重要でないサービスによる帯域幅の浪費を防ぎ、ミッション クリティカルなサービスの低遅延を確保できます。
Q: あらゆるネットワーク設定において、Cisco レイヤー 3 スイッチが提供する具体的な利点は何ですか?
A: ただし、Cisco レイヤー 3 スイッチには、OSPF、BGP、高速パケット スイッチングなどの高度なルーティング プロトコルと連携する優れた機能や信頼性など、多くの利点があります。これらのスイッチは、強化されたセキュリティとネットワーク構成の創造性を備えた高度なエンタープライズ ソリューションを提供できるため、さまざまなネットワーク アプリケーションに好まれる傾向があります。
Q: レイヤー 3 スイッチのハードウェア レイヤーは、どのような方法でスイッチの動作を支援しますか?
A: レイヤー 3 スイッチのハードウェア レイヤーは、ルーティング ASIC と呼ばれる専用の特定用途向け集積回路を使用してデータ パケットの高速処理とスイッチングを可能にすることで、その機能をサポートします。このようなハードウェア アクセラレーション ルーティングにより、データ パケットの転送における過度の遅延が防止され、効率をわずかに低下させるだけで、複数のスイッチ処理を完全に実行できるようになります。
Q: 家庭でレイヤー 3 スイッチを使用する良い例はありますか? また、そのような設定にどのような利点が追加されますか?
A: レイヤー 3 スイッチは企業ネットワークでよく使用されるデバイスであるため、消費者にとっては使いにくいかもしれません。ただし、複数の VLAN に加えて追加のルーティング機能を必要とする上級ユーザーであれば、これらのデバイスをホーム ネットワークに適切に導入できます。利点としては、多数の信号で興味深い機能を呼び出すことによるネットワークの効率的な使用や、トラフィックの調整とネットワークの分割の改善などが挙げられます。
Q: 両方にルーティング機能がある場合、ルータとレイヤー 3 スイッチはどのように関係しますか?
A: ルーティングは、ルーターとレイヤー 3 スイッチの両方に固有の機能ですが、3 つのデバイスは異なる機能を実行します。ルーターは、多くのパケット スイッチ ネットワークに参加してインターネット上でのデータ移動を可能にすることを主な目的とするデバイスであり、ほとんどのルーターには WAN ポートがあります。一方、レイヤー XNUMX スイッチは、インターネットの多くの異なる自律ネットワークを相互接続するのではなく、異なる IP サブネット間でのトラフィックの移動を可能にするように構築されているため、高速トラフィック制御を目的としたポート密度が高く、スイッチング機能を備えています。