ルーターが実際に行うこと

スイッチは1つのネットワーク内でデバイスを接続しますが、インターネット上のWebサイトなど、別のネットワークに到達するにはルーターが必要です。ルーターの役割は、分離されたネットワーク間でトラフィックを転送し、各宛先への最適な経路を選択することです。ルーターが世界中のネットワークをつなぎ合わせ、インターネットを形成しています。このレッスンでは、ルーターの本当の役割と、スイッチとの違いを説明します。

ルーターはネットワーク層（OSIモデルのレイヤー3）で動作し、データはIPアドレス（Internet Protocolアドレス）によって識別されます。スイッチがMACアドレスを使用してLAN内でフレームを転送するのに対し、ルーターはIPアドレスを使用してネットワーク間でパケットを転送します。これが、ルーターがレイヤー3デバイス、スイッチがレイヤー2デバイスである理由です。

各ルーターインターフェースは、異なるネットワークまたはサブネットに接続します。たとえば家庭用ルーターには、家庭内ネットワークに接続するインターフェースと、ISP経由でインターネットに接続するインターフェースがあります。ルーターはネットワーク間の境界に位置し、異なるアドレス空間の間で変換を行いながら、トラフィックを一方から他方へ転送する方法を決定します。

パケットを受信すると、ルーターは宛先IPアドレスを読み取り、ルーティングテーブル（既知のネットワークと、それぞれに到達するための最適な次のステップの一覧）を参照します。そして、適切なインターフェースから宛先に向けてパケットを転送します。特定の経路に一致しない場合、ルーターはデフォルトルートを使用してパケットを先へ送り、通常はインターネット方向へ転送します。

ルーティングテーブルは、ルーターの地図に相当します。各エントリは、宛先ネットワークと、そこへ到達するためにトラフィックを送るネクストホップ（次のルーターまたはインターフェース）を対応付けています。ルーターは、直接接続されたネットワーク、手動で入力した静的ルート、動的ルーティングプロトコルによって自動的に学習した経路から、これらのテーブルを構築します。これらのトピックについては、ルーティングコースで詳しく学びます。

LAN上のデバイスから見ると、ルーターはデフォルトゲートウェイとして機能します。これは、宛先が自分のサブネット外にある場合に、デバイスがトラフィックを送るアドレスです。コンピューターが遠くのWebサイトにアクセスするとき、パケットをデフォルトゲートウェイ（ルーター）に渡し、ルーターがインターネットへ向けて転送します。デフォルトゲートウェイがなければ、デバイスは他のネットワークに到達できません。

重要な動作として、ルーターはネットワーク間でブロードキャストを転送しません。そのため、各ルーターインターフェースがブロードキャストドメインの境界となり、ブロードキャストトラフィックを1つのネットワーク内に抑えられます。境界でブロードキャストを止めることで、ルーターはブロードキャストストームがインターネット全体に広がるのを防ぎ、各ネットワークのローカルな通信をそのネットワーク内に保ちます。

この2つのデバイスを区別して覚えてください。

• スイッチ — レイヤー2で動作し、MACアドレスを使用して1つのネットワーク内でフレームを転送します。
• ルーター — レイヤー3で動作し、IPアドレスを使用してネットワーク間でパケットを転送します。

スイッチはローカルネットワークを構築し、ルーターはローカルネットワーク同士やインターネットを接続します。多くの家庭用デバイスは、1台の筐体にこの両方の役割を組み込んでいます。

ルーターはルーティング以外の処理も行うことがよくあります。家庭用および小規模オフィス向けのルーターには、多数のプライベートデバイスで1つのパブリックIPを共有できるようにするNAT（Network Address Translation）、アドレスを配布するDHCPサーバー、基本的なファイアウォール機能などが搭載されています。家庭用の「ルーター」1台に複数のネットワーク機能が組み込まれているのは、これらの追加機能を便利にまとめて提供するためです。

スイッチとルーターの境界は曖昧になることがあります。レイヤー3スイッチは、スイッチの高速性と、ネットワーク間でトラフィックを転送するルーターの能力を兼ね備えた、高速なスイッチです。ハードウェア上でVLAN間のルーティングも実行します。大規模なネットワークでは、多数のVLAN間を高速にルーティングするためにレイヤー3スイッチを内部で使用し、従来型のルーターは拠点をインターネットに接続します。レイヤー3スイッチはハイブリッドデバイスだと理解しておきましょう。

ルーターがなければ、ネットワークは互いに到達できない孤立した島になってしまいます。ルーターは無数のネットワークを相互接続し、それらの間の経路を見つけることで、インターネットを実現しています。試験対策として、次の点を押さえておきましょう。ルーターはIPアドレスを使用してルーティングテーブルに基づきネットワーク間でパケットを転送するレイヤー3デバイスであり、デフォルトゲートウェイとして機能し、ネットワークの境界でブロードキャストを停止します。

ルーターに関する知識を確認しましょう。

ルーターは、IPアドレスを使用して分離されたネットワーク間でパケットを転送するレイヤー3デバイスであることを学びました。ルーターは各パケットの宛先IPを読み取り、ルーティングテーブルで最適なネクストホップを確認して、それに従って転送します。特定の経路に一致しない場合はデフォルトルートを使用します。LAN上のデバイスからはデフォルトゲートウェイとして機能します。ルーターはブロードキャストを転送せず、ブロードキャストドメインを区切ります。また、NAT、DHCP、ファイアウォールの役割を追加で担うことが多く、ネットワーク同士を接続することでインターネットを実現しています。