L3SWとは？わかりやすく解説

レイヤ3スイッチ（L3スイッチ）は、コンピュータネットワークにおいて、ルーターとスイッチングハブの機能を併せ持つ機器。LANの中核を構成することが多く、その場合はコアスイッチとも呼ばれる。「レイヤ３」は、OSI参照モデルにおけるネットワーク層（第３層）のデータ転送処理を担うことに由来する。

VLAN対応のL2スイッチにルータ機能を組み込んだ装置がL3スイッチとして解説される事もある^[1]。

動作方式

L3スイッチは、L2スイッチ（スイッチングハブ）から派生したもので、その処理ロジックはルーターよりもL2スイッチに似ている。一部の動作モードを除き、L2スイッチがEthernetフレームのヘッダのみをスキャンしてMACアドレスを元にMACテーブルを作成し、フレームをフォワードするのに対し、L3スイッチでは主にFDB（Forwarding DataBase:後述）と呼ばれるテーブルで3層とMACおよび物理ポート番号を統合して管理する。

FDB(Forwarding DataBase)

通常のL3機器では、経路情報とARP情報が別々のテーブルにて管理されるが、L3スイッチにおいては、FDBにより経路情報とARP情報が一元管理される。以下に簡略したものではあるが例を示す。

ルータの経路情報

宛先ネット　マスク　     次ノード
10.0.0.0   255.0.0.0　  192.168.0.1
172.16.0.0 255.255.0.0　192.168.0.2
0.0.0.0　  0.0.0.0　    192.168.0.3

ルータのARP情報

IPアドレス　  MACアドレス　       インターフェース
192.168.0.1　00:00:C0:11:11:11　FastEthernet0/0
192.168.0.2　00:00:C0:22:22:22　FastEthernet0/1
192.168.0.3　FF:FF:FF:FF:FF:FF　Serial0/0

L3スイッチのFDB

宛先ネット　マスク       次ノード      MACアドレス      ポート
10.0.0.0　 255.0.0.0    192.168.0.1　00:00:C0:11:11:11　1
172.16.0.0 255.255.0.0　192.168.0.2　00:00:C0:22:22:22　9
0.0.0.0　  0.0.0.0      192.168.0.3　00:00:C0:33:33:33　17

ルータの場合は、1.受信フレーム内のIPヘッダから送信先のIPアドレスを抽出した後、2.経路情報を参照して次ノードを決定し、3.ARP情報を参照して送出インターフェースの決定とフレームヘッダのMACの書き換えをおこなう。

L3スイッチでは、1.受信フレーム内のIPヘッダから送信先のIPアドレスを抽出した後、2.FDBを参照して送出ポートの決定とフレームヘッダのMACの書き換えを行う。

この1手差の違いと高速なASIC、速いメモリの組み合わせが、高速なルーティングを可能にしている。

主なL3スイッチ製品とベンダ

OmniSwitch, Ethernet Service Switch, Series / アルカテル・ルーセント
CentreCOM Series / アライドテレシス
AX Series / アラクサラネットワークス
7130シリーズ、vEoS / Arista Networks
Avaya , Ethernet Routing Switch Series / 日本アバイア
Catalyst Series / シスコシステムズ
BlackDiamond, Alpine, Summit Series / エクストリーム・ネットワークス
TeraScale, EtherScale Series / フォーステンネットワークス
BigIron, FastIron Series / ファウンドリーネットワークス
SR-S Series / 富士通
GS Series / 日立製作所
Apresia Series / 日立電線
HP A Series, E Series, ProCurve / ヒューレット・パッカード
Aruba CX / ヒューレット・パッカード・エンタープライズ (旧 Aruba networks)
M4250 シリーズ / NETGEAR
Passport Series / ノーテルネットワークス
EX Series / ジュニパーネットワークス

出典

^ “LAN スイッチ - テクノロジー解説”. シスコシステムズ. 2016年9月6日閲覧。

[1] “LAN スイッチ - テクノロジー解説”. シスコシステムズ. 2016年9月6日閲覧。

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レイヤ3スイッチ

動作方式

FDB(Forwarding DataBase)

主なL3スイッチ製品とベンダ

関連項目

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