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マルチレイヤスイッチの仕組みと実務で使える設計ベストプラクティス

NW(CCNA)
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マルチレイヤスイッチは「L2スイッチ＋L3ルーティング」を高速に行う機器です。実務では コアは2台冗長、SVIはコアに集約、LACPでアップリンク冗長化、ACLは境界に集中、L2はアクセス層に限定してL3化を進める を基本とすると安定かつ管理しやすいネットワークを構築できます。

目次

1. マルチレイヤスイッチとは？

マルチレイヤスイッチ（L3スイッチ）は、L2スイッチのスイッチング機能に加え、 VLAN間ルーティングなどのL3機能をハードウェア（ASIC）で高速に処理できるネットワーク機器です。 コア／ディストリビューション層での利用に適します。

2. 基本構造と仕組み

L2スイッチング

  • MACアドレステーブルに基づくフレーム転送
  • VLAN管理（タグ付け、アクセス/トランク動作）
  • STP（ループ防止）

L3ルーティング（SVI 等）

SVI（Switched Virtual Interface）を使用して各VLANに論理インターフェースを割り当て、VLAN間でのIPルーティングを行います。 ルーティングはASIC（CEF等）で高速に処理されるため、従来のルータよりも高速にVLAN間通信が可能です。

ハードウェア転送（ASIC）のメリット

  • インターフェース数が多い環境でも低遅延で転送可能
  • ソフトウェア処理（CPU）に比べてパフォーマンスが高い

3. マルチレイヤスイッチを採用する理由（導入メリット）

  • 高速なVLAN間ルーティング：社内大規模LANでの低遅延通信を実現
  • 集中的なポリシー管理：ACLやQoSをディストリビューション／コアで一元管理
  • 冗長化の容易さ：HSRP/VRRP/GLBP等で高可用性を実現
  • スケーラビリティ：ポート密度が高く、拡張しやすい

4. SVI（VLAN間ルーティング）の仕組み

SVI は各 VLAN に対して論理インターフェース（例：interface vlan 10）を作り、そこに IP を割り当ててゲートウェイ機能を持たせます。

例：
VLAN 10 -> interface vlan 10 -> ip address 192.168.10.1/24
VLAN 20 -> interface vlan 20 -> ip address 192.168.20.1/24

クライアントは各 VLAN の SVI をデフォルトゲートウェイとして通信します。

5. 実務で使える設計ベストプラクティス（チェックリスト）

以下は実務で繰り返し適用されている設計項目です。導入時・見直し時にチェックしてください。

  1. コアは2台冗長（必須） Core1/Core2 を用意し、HSRP/VRRP等でSPOF（単一障害点）を排除します。
  2. SVIはコア側に集約 管理の一元化とトラブルシュートの容易化のため、SVIはコアスイッチに配置します。アクセスポートには基本的にSVIを持たせない。
  3. VLAN設計は業務単位で分割（過剰分割は不可） 目安：20〜50人単位、部署単位、サーバ系/業務系/管理系等。
  4. アップリンクはLACPで冗長化 アクセス→ディストリビューション間は複数リンクを束ねて冗長化（LACP）。
  5. L2領域はアクセス層に限定、上位はL3化 ディストリビューション以上はL3ルーティングで構築し、STPに頼りすぎない。
  6. ACLは境界・SVIで集中管理 ACLを無闇に大量のインターフェースに適用しない。境界で最小許可の原則を守る。
  7. ルーティングはOSPFを基本に 内部は OSPF を用い、BGP はISP等の外部接続時に限定。
  8. 管理用ネットワークを分離 管理ポート・SNMP・Syslog用のネットワークは別VLANで隔離。
  9. 監視とログの設計 NetFlow/NetStream や Syslog を用いてネットワーク監視を実装。アラート設計も忘れずに。
  10. 構成管理とドキュメント化 NetBox等のツールを用いて構成・配線図・IP管理を自動化。構成変更はすべて履歴化。

チェックリスト（短縮版・コピペ用）


[ ] Coreは2台冗長
[ ] SVIはコアに集約
[ ] VLANは業務単位で分割
[ ] アップリンクはLACPで束ねる
[ ] L3設計（OSPF中心）
[ ] 管理用ネットワークを分離
[ ] 監視（SNMP/Syslog/NetFlow）を設定
[ ] 構成管理ツールでドキュメント化

6. 実務でよくある注意点・トラブル（事例と対処）

① SVIを誤って削除してしまった

症状：複数VLANで通信不能。
対処：設定バックアップから復旧。変更はメンテナンス時間に実施。変更前に必ず「show running-config」を保存。

② STPのrootが望ましくない機器になっている

症状：トラフィック集中や輻輳。
対処：root bridge の優先度をコアに設定（Cisco例：spanning-tree vlan 1 priority 4096）。

③ OSPFのArea設計ミス

症状：経路が一部通らない。
対処：Area 0 の接続を確認。LSAのフラッピングがないか確認。

④ ACLの向き（in/out）を誤って適用

症状：通信遮断、期待した通信のみがブロックされる。
対処：適用方向を確認。ログを有効にして試験的に適用。

7. 設定例（Cisco系）

以下は「コア2台＋HSRP＋SVI＋LACP」を組み合わせた最小構成例（サンプル）です。実運用では冗長化・管理用VLAN・ACL等をさらに追加してください。

Core1 の一例


! VLAN と SVI
vlan 10
 name OFFICE
!
interface vlan 10
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
!
! HSRP (VLAN 10)
interface vlan 10
 standby 10 ip 192.168.10.254
 standby 10 priority 110
 standby 10 preempt
!
! LACP の設定（uplink）
interface Port-channel1
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport mode trunk
!
interface GigabitEthernet1/0/1
 channel-group 1 mode active
!
interface GigabitEthernet1/0/2
 channel-group 1 mode active

Core2 の一例


! VLAN と SVI
vlan 10
 name OFFICE
!
interface vlan 10
 ip address 192.168.10.2 255.255.255.0
!
! HSRP (VLAN 10)
interface vlan 10
 standby 10 ip 192.168.10.254
 standby 10 priority 100
 standby 10 preempt
!
! LACP の設定（uplink）
interface Port-channel1
 switchport trunk encapsulation dot1q
 switchport mode trunk
!
interface GigabitEthernet1/0/1
 channel-group 1 mode active

※ 上記は例示用です。機器ベンダによってコマンドが異なります（Juniper, Arista 等）。

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10. まとめ

マルチレイヤスイッチはL2とL3を融合した高速機器。コア2台冗長・SVIはコアに集約・LACPでアップリンク冗長化・ACLは境界に集中・L3設計はOSPF中心を守れば実務で安定したネットワークを構築できます。

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