【CCNA・ネットワーク】ハブ・スイッチ・ルータの違いと役割を解説

CCNAの試験では主にCiscoのスイッチルータについての知識が問われます。

またネットワーク機器にはハブという機器もあります。

ネットワークの勉強を始めたばかりの初心者にとっては、そもそもハブやスイッチ、ルータの違いって何?となる人が多いのではないでしょうか。

見た目は違うのは分かるけど、それぞれがどういう役割なのかよく分からないし、ただの四角い箱にしか見えない・・・。

そこで今回は、ハブ、スイッチ、ルータの役割や違いについて説明します。

わかりやすく解説:ハブ・スイッチ・ルータ

データを転送するという点では、ハブもスイッチもルーターも同じです。

コンピュータ同士の通信では,スイッチを中心に狭い範囲のネットワーク(LAN)が作られ、ルータがLAN同士をつなぎます。

このようにスイッチとルータが連携して、大規模なネットワークが作られ、遠く離れた場所にデータを運ぶことができるわけです。

ハブ
  • ハブは集線装置として使われます。現在ではあまり見かけることのなくなった機器です。
  • ハブは「バカハブ」とも呼ばれ、受け取ったデータを受信したポート以外の全デバイスに送ります。
  • OSI参照モデルの「物理層」
スイッチ
  • 「スイッチ」は集線装置としての役割を持ち、複数デバイスを接続することでLANを作ります。
  • スイッチはMACアドレスを見てデータを転送します。
  • OSI参照モデルの「データリンク層」
ルータ
  • ルータはLAN同士をつなぎます。
  • ルータはIPアドレスを見てデータを転送します。
  • OSI参照モデルの「ネットワーク層」

基本用語の意味を確認

この記事で出てくる基本的なネットワーク用語も確認しておきましょう。

用語 説明
LAN Locla Arre Network
家庭内や社内のプライベートなネットワークのこと。
集線装置 複数のネットワーク回線を1箇所に接続して
相互に交信可能にするような装置のこと。
OSI参照モデル Open Systems Interconnection
コンピュータの通信機能を階層構造に分割したモデル
コリジョン コリジョン(collision):衝突
1つの伝送路上に複数の端末から同時に
データ送信を行った場合に発生する衝突。
コリジョンドメイン ドメイン(domain):範囲
同時送信による信号の衝突(コリジョン)
が起きる範囲のこと。
ブロードキャスト

ブロードキャスト(broadcast):放送する
ネットワークに参加するすべての機器に
同時に信号やデータを送信すること

ハブ

役割:集線装置、LANを作る

ハブは、複数のPCなどを束ねる集線装置としての役割で使われることが多いです。

スイッチやルータのようにTera Termなどによるアクセスはできません。

現在では、一般家庭やお店でもハブを見かけることはあまりありません。

OSI参照モデル:物理層(レイヤ1)

ハブはOSI参照モデルの物理層(レイヤ1)で動作するネットワーク機器です。

通信方法:受信したポート以外の全デバイスにデータを送る

電気信号を増幅させる

ハブはデータから変換された電気信号を処理します。

通信はケーブルが長くなると通信距離が長くなり電気信号が弱くなります。

ハブは電気信号が弱くなるのを防ぐために電気信号を増幅させます。

ブロードキャスト

ハブは送信元デバイスからデータを受け取ると、ハブに接続されたその他の全てのデバイスにデータを送信します。

これをブロードキャスト(broadcast)といいます。ブロードキャストは英語で「放送する」という意味ですので、英語の意味から連想すると覚えやすいでしょう。

ハブはネットワークに参加するすべての機器にデータを送ります。

つまり常に必要のないデバイスにもデータを送る非効率な動作をします。

このことから、通称「バカハブ」と呼ばれたりします。

ハブは頭が良くないネットワーク機器として、「バカハブ」という不名誉なあだ名がついてしまいました・・・。

ハブのコリジョンドメイン

コリジョンドメインとは通信する際に衝突が発生する範囲です。

ハブはコリジョンドメインを分割しないので、上の図のようなコリジョンドメインになります。

コリジョンドメインにデバイスが増えると衝突が起こる可能性が大きくなります。
衝突が発生するとデータの再送が発生するため転送の効率が悪くなります。

スイッチ

役割:集線装置、LANを作る

スイッチはハブと同じように複数のデバイスを束ねる集線装置としての役割があります。

スイッチはハブが必要のないデバイスにもデータを通信してしまうという非効率な点を改善するために登場したネットワーク機器です。

スイッチは複数のデバイスを束ねてLANを作ります。

一般的にはルータと複数台のPCの中継として使われることが多いです。

MEMO

通信路をswitch(切り替える)できるのがスイッチの名前の由来です。

別名「スイッチングハブ」とも呼ばれます。

OSI参照モデル:データリンク層(レイヤ2)

スイッチは、OSI参照モデルのデータリンク層で動作するネットワーク機器です。

通信方法:MACアドレス

スイッチはMACアドレスを見てデータをやり取りします。

スイッチはネットワークに参加するデバイスのMACアドレスを学習することができます。

スイッチはデバイスのMACアドレスを学習できるので、ハブのように受信したポート以外の全ポートにデータを送ることはしません。MACアドレスを持ったデバイスが接続されたポートのみにデータを送信することができます。

スイッチのコリジョンドメイン

スイッチはコリジョンドメインを分割します。

上の図のように、スイッチのポートごとに別のコリジョンドメインになります。

ネットワーク内でコリジョンドメインを分割すると、ネットワークの伝送効率を向上させることが出来ます。

ルータ

役割:LAN同士をつなぐ、インターネットに接続する

ルータはLANとLANをつないだり、LANをインターネットに接続したり、ネットワークにおける主要な中継基地としての役割を持ってます。

ルータがあるおかげで異なるネットワークに属するLAN同士が通信することができます。

ルータのおかげでインターネットに接続できるんですね。

OSI参照モデル:データリンク層(レイヤ3)

ルータは、OSI参照モデルのネットワーク層で動作するネットワーク機器です。

通信方法:IPアドレス

ルーター、IPアドレスを見てデータを転送します。

ルータはデータを転送する際に、宛先のIPアドレスを元に適切な経路を選択するルーティング(rourting)機能を持ってます。

ルータのブロードキャストドメイン

ブロードキャストドメインとは、同じネットワーク内に参加する全てのデバイスに一斉配信されるフレーム(ブロードキャストフレーム)が届く範囲です。

スイッチやブリッジにはブロードキャストドメインの分割はできません。

一般的にはデバイスがルータを介さずに通信できる範囲のことを指します。

また、一般的には「Ethernet」におけるネットワークとは、このブロードキャストドメインのことを指します。

まとめ

  • ハブ
    – 物理層(レイヤ1)
    – 集線装置
    – LANを作る
    – 電気信号を増幅させる役割
    – コリジョンドメインを分割できない
  • スイッチ
    – データリンク層(レイヤ2)
    – 集線装置
    – LANを作る
    – MACアドレスを見て通信する
    – コリジョンドメインを分割する
  • ルータ
    – ネットワーク層(レイヤ3)
    – LANとLANをつなぐ
    – IPアドレスを見て通信する
    – ブロードキャストドメインを分割する
    – 一般的にはEthernetとはブロードキャストドメインのことを指す