レイヤー3スイッチって、どうして外部と接続できないんですか？

質問

小さな会社の開発チームでプログラマーをしています。

チーム内のネットワークを整理しなおそうという事になって、みんなで知識を出し合っていたんですが、恥ずかしながら正直言ってチンプンカンプンで、勉強している最中です。

質問なんですが、話題の中で「ルーターかレイヤー3スイッチのどちらを使うか」と言う話題になってたんです。

ちなみに、今までは古いルーターを2つ使って、1つは外部（ADSLです）と接続して、社内のネットワークを構築し、もう一つはセグメントを別けて別会社のメンバー用のネットワーク（セグメントと言うんでしょうか？）を構築していました。

あるメンバーが、「レイヤー3スイッチを1つ購入して、ルーター2つ分の役割をさせよう」と発言しました。
IT用語辞典では、
「レイヤ3スイッチは主に企業の基幹ネットワークなど、複数のサブネットを連結する大規模なシステムのルーティングに使用されている。」
と書かれており、何となく合っている気がします。
ちなみにURLは、
ttp://e-words.jp/w/E383ACE382A4E383A43E382B9E382A4E38383E38381.html
です。

その時、他のメンバーが「レイヤー2じゃなくてレイヤー3だから、外部と接続出来ないのでは？」と言ったのです。
ルーターはどうもレイヤー2でIPアドレスを変換しているという事は解りました。しかしOSI参照モデルの用語説明を見ても、どうしてそういう結論に至るのか解らないのです。彼は何かを勘違いしているのでしょうか？

個人的には、「機材が少なければ、単純で管理が楽になるし、いいんじゃね？」と単純に思ってました。でも、話はそう単純じゃないような気がしています。

本当にレイヤー3スイッチは外部と接続できないのですか？
だとしたら何で、『主に企業の基幹ネットワークなど』に使われているのですか？すごく不便そうなのに・・・。

すいません、解りづらかったら投稿しなおします。

回答No.1

Toshi0230

皆さん、知識が中途半端でレイヤ２(L2)スイッチ、L3スイッチ、ルータの機能を完全に誤解しています。

まずL3スイッチが外部と接続できない理由ですが、これは外部接続に使用するL2プロトコルがL3スイッチで利用できないという点が技術的な理由としては大きいです。他にも、インターネット接続時に必要あるいは重要な機能がL3スイッチでは搭載されていないことが多々あります。
なので、ISPとの接続形態など条件がそろえばL3スイッチでつなぐことも可能です。費用面などで現実的ではないので、見たことはありませんが（＾＾；。

ルータもL3スイッチも、複数のネットワーク（サブネットワーク）を結合するという点では同じなのですが、ルータは個々のネットワークのL2プロトコルが異なる場合でも対応できるような機能を持っているのに対して、L3スイッチはL2はイーサネット環境だけを前提としていて、LANの中での高速ルーティングに特化しています。

また、ルータはその機能を主にソフトウェアで実現していることもあり、機能が豊富です。製品にもよりますが、多数のルーティングプロトコルに対応していたり、最近のブロードバンドルータなどではNAT(NAPT)/ファイアウォールなどの機能が搭載されていたりします（それどころかDHCPサーバとかDHCPクライアントとかNTPサーバとか、本来ルータの役割とは関係ない機能を持っていたりもしますし）。VPN機能を持つルータも多数あります。
L3スイッチは性能を稼ぐために機能を主にハードウェア（ASIC）で実現していることから処理速度は速い反面、機能の数としては絞られています。ルーティングプロトコルもRIP/OSPFなどLAN内で用いられるものだけにたいおうしていることもあります。パケットフィルタを搭載しているL3スイッチもありますが、ファイアウォールやVPNの機能を搭載したものはおそらくないでしょう。

整理すると：
・ルータは速度（スループット）はさほどでもないが、反面機能が豊富で、イーサネット以外にもPPP/PPPoE/ISDNなど様々なL2プロトコルに対応しているので、インターネットやWANと接続する場合に適している
・VPNやファイアウォールなど、インターネットとの接続およびそれに必要なるセキュリティを念頭において設計された製品も多い
・L3スイッチは速度が速く、大量のデータを高速に転送することが可能
・おもにLAN環境内で使用することが想定されているため、L2プロトコルとしてはイーサネットくらいしか利用できない。また、そのためにファイアウォールなどのセキュリティ関係の機能は搭載されていない

といったところです。

企業内の基幹ネットワークで複数のサブネットを連結する場合、LAN同士の接続になり、高速なパケット転送が要求されるので、ルータよりもL3スイッチのほうがよく利用されます。
ただし、用途によっては高速ルータ（１台何千万もするようなやつ）が使われる場合もあります。

それから、
> ルーターはどうもレイヤー2でIPアドレスを変換している

これはものすごい間違いなのでもう一度勉強してください。
IPアドレスはL3に属するプロトコルですので、アドレス変換もL3で行われます。
異なるL2プロトコルのネットワークを接続することができる、ということであれば正しいです。