ネットワークを理解する上で必ず登場する「ルータ」と「スイッチ」。どちらも通信を中継する装置ですが、動作する層や役割が異なります。
本記事では、CCNA学習者やインフラエンジニア初心者でも理解できるように、ルータとスイッチの違いを整理し、具体的な利用例や動作の仕組みを詳しく解説します。
1. ルータとスイッチの基本的な役割
| 機器 | 主な役割 | 通信対象 | 主な機能 |
|---|---|---|---|
| ルータ (Router) | ネットワーク間の中継 | 異なるネットワーク間 (LAN ↔ WAN) | ルーティング、NAT、DHCP |
| スイッチ (Switch) | 同一ネットワーク内の通信制御 | 同一セグメント内の端末 | MACアドレス学習、フレーム転送 |
比喩で理解すると：
スイッチは「社内の内線電話」、ルータは「社外とつなぐ代表電話」のようなものです。
2. OSI参照モデルにおける位置
| 機器 | 動作層（OSI参照モデル） | 扱うアドレス | 関連プロトコル |
|---|---|---|---|
| スイッチ | 第2層（データリンク層） | MACアドレス | Ethernet |
| ルータ | 第3層（ネットワーク層） | IPアドレス | IP, ICMP, ARP |
なお、「レイヤ3スイッチ」と呼ばれる機器は、第2層の機能に加えてルーティング機能（第3層）も備えています。
3. 動作の仕組み（通信の流れ）
🔹 スイッチの動作
[PC1]──┬──[Switch]──┬──[PC2]
│ └──[PC3]- スイッチは受信したフレームのMACアドレスを学習し、対応するポートへ転送します。
- 同一ネットワーク内での通信を効率的に中継します。
🔹 ルータの動作
[LAN1]──[Router]──[LAN2]- 異なるネットワーク間でパケットを中継します。
- IPアドレスを基にルーティングテーブルから最適経路を選択します。
4. 実際の利用シーン
| 利用場所 | 使用機器 | 目的 |
|---|---|---|
| 社内LAN | スイッチ | PC・プリンタなどを接続 |
| インターネット接続 | ルータ | 社内ネットワークと外部を接続 |
| 部門間の通信制御 | ルータ／L3スイッチ | サブネット間通信の制御 |
補足： 家庭用Wi-Fiルータは、実際には「スイッチ＋ルータ＋無線アクセスポイント」が一体化された機器です。
5. 確認方法
ルータでルーティング確認
show ip route正常例： 適切な宛先ネットワークがルーティングテーブルに表示される。
異常例： ルートが表示されず、宛先にパケットが届かない。
スイッチでMACアドレス確認
show mac address-table正常例： 各ポートに接続されたMACアドレスが学習されている。
異常例： MACアドレスが学習されていない、または誤ったポートに記録されている。
6. 主な原因と解決方法
| 原因 | 説明 | 解決方法 |
|---|---|---|
| ルータ設定ミス | ルーティングテーブルに誤った経路が設定されている | show ip route で経路確認し、ip route コマンドで正しい静的ルートを設定 |
| スイッチのポート設定不備 | VLAN設定やポートモードの誤り | show vlan brief で所属VLANを確認し、正しく修正 |
| ケーブルや物理接続の問題 | リンクダウンや速度不一致 | 物理ケーブル、ポート状態をshow interfacesで確認し、再接続 |
| アドレス設定ミス | IPアドレスまたはサブネットマスクの誤設定 | ip address設定を見直し、同一セグメントであることを確認 |
7. 原因と解決方法の対応表
| 原因 | 対応する解決策 |
|---|---|
| ルータ設定ミス | ルート再設定（ip route） |
| スイッチ設定不備 | VLAN設定確認・修正 |
| 物理接続不良 | ケーブル交換／ポート再設定 |
| アドレス設定ミス | IP・サブネットの整合確認 |
8. まとめ
- スイッチは同一ネットワーク内の通信を制御（L2）。
- ルータは異なるネットワーク間を中継（L3）。
- CCNAでは両者の動作層・役割・設定コマンドを正確に理解することが重要。