セグメント、リンク、サブネット、ネットワーク、LANって結局なに？
1. セグメント
→ 同じ物理ネットワーク内で直接通信できる範囲。
具体的には、スイッチやハブで接続された機器のグループのことです。L2レベルのつながりなので、MACアドレス を使って通信します。
- 機器同士がブロードキャストをやり取りできる範囲。
- スイッチ や ハブ でつながっている機器たちは同じセグメント。
- ルータを超えたら別のセグメント になる。
🔸 イメージ: 部屋の中のPCがみんなスイッチでつながってる状態
2. リンク
→ 2つの機器が直接通信できる物理的・論理的な接続。
リンクは基本的に「線（ケーブル）」みたいなものと考えてOKです！ただし、無線もリンクに含まれます。リンクがあれば、お互いにデータを送受信できます。
- 1本のLANケーブル、無線接続、光ファイバーなどがリンク。
- ポイントツーポイント接続（例: ルータ同士をつなぐケーブル）もリンク。
🔸 イメージ: 2台のPCをLANケーブルで直結した状態
3. サブネット
→ IPアドレスの範囲で区切った論理的なネットワークのまとまり。
IPアドレスとサブネットマスクで区切られたグループのことです。L3（ネットワーク層）での区分なので、IPアドレス を使って通信します。
- 同じサブネット内の機器同士は、ルータなしで直接通信 できる。
- サブネットマスクで「この範囲は同じネットワーク」と決まる。
🔸 例: 192.168.1.0/24 のサブネット
→ IPアドレス: 192.168.1.1 ~ 192.168.1.254 のホストはルータ不要で通信可能。
4. ネットワーク
→ サブネットを含む、より広い通信のまとまり。
ネットワークは広義な概念で、物理的なつながり（LANケーブル、スイッチ）も含めるし、IPアドレスの範囲（サブネット）も含みます。
- ネットワークアドレス（例: 192.168.1.0/24）で表される。
- 複数のサブネットがルータでつながって1つの大きなネットワーク を作ることもある。
🔸 イメージ: オフィス全体のネットワーク（部門ごとにサブネットがある）
5. LAN（Local Area Network）
→ 限られた範囲内（会社、家、学校）で構成されるネットワーク。
物理的な範囲で定義されていて、スイッチやルータを使って構築されます。LANは1つのサブネットだけとは限らず、複数のサブネット をルータでつなぐこともあります。
- 1つの建物やフロア内のネットワーク が典型的なLAN。
- LAN同士をつないで広範囲なネットワークを作ると WAN（Wide Area Network）になる。
🔸 イメージ: 自宅のWi-Fiネットワーク（スマホやPCがつながる）
ざっくりまとめると！
LAN → 家やオフィスなど、狭い範囲のネットワーク。
リンク → 2台の機器をつなぐ線（ケーブル・無線）。
セグメント → スイッチやハブでつながった範囲（ブロードキャスト届く範囲）。
サブネット → IPアドレスの範囲で区切られた論理ネットワーク。
ネットワーク → サブネットやセグメントを含む広いまとまり。
セグメントとサブネットの違いって何？
セグメントは、ブロードキャストが届く範囲って定義できる。でも、サブネットはどういう範囲なのかイメージが湧きません。
セグメントとサブネットのイメージ
セグメントとサブネットは似てるけど、視点がちょっと違うんです。
- セグメント → 物理的な区切り（L2レベル、ブロードキャストの範囲）
- サブネット → 論理的な区切り（L3レベル、IPアドレスの範囲）
この違いを具体例とセットでわかりやすく説明しますね！
例えばこんなネットワークを考えます：
[PC1] — [スイッチ] — [PC2]
│
[PC3]- スイッチでつながっている機器たちは、同じ物理ネットワーク内にいます。
- ルータはないので、すべての機器はブロードキャストを受け取ります。
セグメントとは？
セグメントは物理的な区切りで、ブロードキャストが届く範囲のことです。
この例だと：
- PC1, PC2, PC3 はすべて同じセグメント。
- ブロードキャスト（例えばARPリクエスト）はスイッチを通じて全員に届く。
サブネットとは？
サブネットは、IPアドレスの範囲で区切る論理的なグループです。サブネットごとに通信のルールが変わります。
例えば、このネットワークで次のようなIPアドレスを設定したとします：
- PC1 → 192.168.1.10/24
- PC2 → 192.168.1.20/24
- PC3 → 192.168.2.10/24
この場合：
- PC1とPC2 は 同じサブネット（192.168.1.0/24）なので直接通信できる。
- PC3 は 別のサブネット（192.168.2.0/24）なので、直接通信できず、ルータが必要になる。
セグメントとサブネットの違い
| 項目 | セグメント | サブネット |
|---|---|---|
| 区切りの基準 | 物理的な接続機器（スイッチ・ハブ） | IPアドレスとサブネットマスク |
| 階層 | データリンク層（L2） | ネットワーク層（L3） |
| 通信単位 | MACアドレス を使う | IPアドレス を使う |
| ブロードキャスト | セグメント内のすべての機器に届く | サブネット内のすべての機器に届く |
| ルータの必要性 | セグメント内はルータ不要 | サブネットが異なるとルータ必須 |
セグメントとサブネットがズレるケース
たとえば、スイッチ1台でつながっている機器たちを、2つのサブネットに分けることもできます：
- PC1 → 192.168.1.10/24
- PC2 → 192.168.2.20/24
この場合：
- セグメントは同じ → ブロードキャストはお互いに届く。
- サブネットは異なる → ルータがないとIP通信できない。
つまり、物理的にはつながっていても、IPアドレスの設定次第で論理的に通信できなくなるんです。(ブロードキャストは届いてはいるけど、IPレベルで無視・破棄される）
→まぁそもそもL2スイッチ上に異なるサブネットを配置するケースは少ないです。もし、それをやるなら、VLAN（L2スイッチ上でも異なるサブネットとして扱える）を使えばいいじゃんという話になります。
なぜサブネットで区切るの？
サブネット分割には大きなメリットがあります！
- ブロードキャストの抑制
- サブネットごとにブロードキャストが止まるので、無駄なトラフィック を減らせる。
- セキュリティの強化
- サブネットごとにアクセス制御をかけて、部門間の通信を制限できる。
- アドレス空間の整理
- サブネットごとにアドレス範囲を割り当て、IP管理をしやすくできる。
超ざっくりまとめ！
- セグメント → 物理的な接続範囲（ブロードキャストが届く範囲）
- サブネット → IPアドレスで区切る論理的な範囲（異なるサブネット間はルータが必要）
両者は重なることもあるけど、必ずしも一致するわけではありません。実際のネットワーク設計では、これを使い分けてトラフィックを最適化しているんです！
セグメントとサブネットの大小関係は？
なんか、イメージとしては、セグメントはデータリンク層で、サブネットはインターネット層だから、サブネットの方が大きいイメージを持っていました。しかし、実際は、セグメントの方が大きくなり得るってことですね？だって、物理的につながっているものがセグメントで、それを異なるネットワークとして、分割したものがサブネットだから…
整理すると…
整理するとこうなります：
- セグメント → 物理的なつながり（L2・データリンク層）。スイッチやハブでつながる範囲。
- サブネット → IPアドレスで論理的に区切った範囲（L3・インターネット層）。
なので、セグメントのほうが大きくなることもあるし、逆にサブネットのほうが大きくなることもあるんです！少し詳しく整理しますね！
パターン1: セグメント ⊃ サブネット（セグメントが広いケース）
スイッチでたくさんの機器がつながっていて、1つのスイッチ内で複数のサブネットを作る場合です。
例えば：
PC1 → 192.168.1.10/24
PC2 → 192.168.2.20/24 - 物理的には同じスイッチにつながってるので、同じセグメント。
- でもIPアドレスのサブネットが違うので、ルータがないと通信できない。
🔸 イメージ: 1つの部屋にいるけど、部屋の中でグループ分けしてる感じ
パターン2: セグメント ⊂ サブネット（サブネットが広いケース）
逆に、1つのサブネット（例: 192.168.1.0/24）が、複数のセグメントに分かれてることもあります。これはVLANを使うとよく出てきます。
例えば：
- セグメントA（VLAN10）：192.168.1.10 ~ 1.50
- セグメントB（VLAN20）：192.168.1.51 ~ 1.100
この場合：
- IPアドレス的には同じサブネットにいる。
- でもVLANでセグメントが分かれているので、ルータが必要。
🔸 イメージ: 同じ町に住んでるけど、違うマンションに住んでて直接会えない感じ
ざっくりまとめ！
- セグメント → 物理的な接続範囲（スイッチ、ハブ）。L2（データリンク層）。
- サブネット → IPアドレスで区切った範囲。L3（ネットワーク層）。
- セグメントのほうが広い場合 → 同じスイッチ内で複数のサブネット。
- サブネットのほうが広い場合 → VLANでセグメントを分けて同じサブネット。
この理解があると、VRRP や VLAN、ルーティング の話もグッとわかりやすくなります！
LANって何？
LAN というのは、基本的に 物理的・論理的に近くて、ルータで外部とつながる範囲 のことを指します。
LANのイメージ
LAN (Local Area Network) → 狭い範囲のネットワーク。たとえばオフィスや家のネットワーク。
- 1つのサブネットだけのLAN もある。
- 複数のサブネットをルータやL3スイッチでつないでるLAN もある。
どちらもLANと呼びます！
シンプルなLAN（1つのサブネット）
[PC1]───┐
[PC2]───┼──[スイッチ]──[ルータ]──(インターネット)
[PC3]───┘ - IPアドレス: 192.168.1.0/24
- 1つのサブネット → PC同士は直接通信可能。
- ルータでインターネットとつながる。
🔸 この場合、LAN ＝ サブネット です！
少し複雑なLAN（複数サブネット）
[PC1] ──┐ ┌──[PC2]
│ │
[VLAN10] [VLAN20]
│ │
[L3スイッチ]──[ルータ]──(インターネット) - VLAN10 → 192.168.1.0/24
- VLAN20 → 192.168.2.0/24
ルータやL3スイッチを使えば、複数のサブネットを1つのLANとして扱える んです！
🔸 この場合、LAN ＝ VLAN10 + VLAN20（複数サブネットの集合体）。
ざっくりまとめ！
- LAN → 同じ建物やフロアなど、物理的に近いネットワークのまとまり。
- LAN内の構成
- 1つのサブネットだけの場合もある。
- 複数のサブネットをルータやL3スイッチでつなぐ場合もある。
なので、LANは「サブネットを1つ以上含む大きな器」みたいなイメージが近いですね！
L3スイッチとルータの違いは？
L3スイッチ と ルータ は似た役割をする部分もあるけど、違う点もあります。イメージとしては：
- L3スイッチ → LAN内の複数のサブネットをつなぐ（高速・内部通信向け）
- ルータ → 外部ネットワークとつなぐ（インターネットや他のLANとの通信）
図解っぽく表すとこんな感じ！
[PC1]──[VLAN10]──┐
│
[L3スイッチ]──[ルータ]──(インターネット)
│
[PC2]──[VLAN20]──┘
じゃあ、それぞれの役割を細かく解説しますね！
ルータの役割
ネットワーク間のデータを中継する機器。L3（ネットワーク層）で動作します。
- IPアドレスベースで通信 → 宛先IPアドレスを見てルーティングテーブルから最適な経路を選択。
- 外部ネットワークと接続 → 例えばLANとインターネットをつなぐ。
- ブロードキャストを遮断 → サブネットを区切ってトラフィックを抑制。
🔸 イメージ: 郵便局。宛先住所（IPアドレス）を見て、外部ネットワークに送り出す。
L3スイッチの役割
スイッチの機能 + ルーティング機能 を持つ機器。
- LAN内の異なるサブネットをつなぐ → VLAN間の通信ができる。
- 高速なルーティング → 専用ハードウェアでパケットを高速処理。
- IPとMACの両方を見る → IPでルーティングしつつ、MACで転送先を決める。
🔸 イメージ: 社内の部署間メッセンジャー。同じ建物内ならサクッと部署間の連絡を仲介してくれる。
ルータとL3スイッチの違いまとめ
| 項目 | ルータ | L3スイッチ |
|---|---|---|
| 主な用途 | 外部ネットワークとの接続 | LAN内のサブネット間通信 |
| 動作層 | L3（ネットワーク層） | L3 + L2（ネットワーク層 + データリンク層） |
| 通信方式 | IPアドレス でルーティング | IPルーティング + MACアドレス転送 |
| パフォーマンス | 比較的遅い（ソフトウェア処理） | 高速（ハードウェア処理） |
| コスト | 安い（基本的なものなら） | 高い |
| 主な設置場所 | LANの出口（インターネット接続用） | LAN内部（VLAN間ルーティング用） |
ざっくりまとめ！
- L3スイッチ → LAN内の異なるサブネットをつなぐ。速いけど基本はLAN内専用。
- ルータ → 外部ネットワークとつなぐ。遅めだけどWAN・インターネットに必要。
L3スイッチを宛先に指定されることはあるの？
L2スイッチの場合、経由するとはいえ、宛先にL2スイッチのMACアドレスが指定されることはありません。L2スイッチはただのハブとして機能するだけなので宛先MACとしてL2が指定されることはありません。では、L3スイッチならどうなのでしょうか？
結論から言うと：
- L2スイッチ → 自分自身のMACアドレスを宛先とするパケットは存在しない。
ただの中継役。 - L3スイッチ → ルーティングするときは、自分のMACアドレスが宛先になることがある。これはルータ的な動作をするときの挙動です！
つまり、L3スイッチは状況によってスイッチとルータの両方の顔を持つ感じなんです。もう少し掘り下げますね！
L2スイッチの場合
L2スイッチはデータリンク層（L2） で動作していて、MACアドレスだけ を見て動きます。
たとえば：
PC1 (MAC: AA:AA:AA) → PC2 (MAC: BB:BB:BB)フレームの中身は：
- 宛先MAC: BB:BB:BB（PC2のMAC）
- 送信元MAC: AA:AA:AA（PC1のMAC）
ここで、スイッチは：
- 自分のMACアドレスを宛先にすることはない。
- ただ、フレームの宛先MACを学習して、適切なポートに転送するだけ。
🔸 イメージ: 郵便ポスト。宛先住所を見て、自分は開封せずに仕分けるだけ。
L3スイッチの場合
L3スイッチは、ルーティングするときだけルータっぽく動く ので、場合によっては自分のMACアドレスが宛先になることがあります。
例えば、PC1 と PC2 が異なるサブネットにいる場合：
PC1 (192.168.1.10/24) → PC2 (192.168.2.20/24)このとき、L3スイッチでVLAN 10 と VLAN 20 を使ってるとします。すると、通信の流れはこうなります。
PC1 からの送信フレーム:
- 宛先IP: 192.168.2.20（PC2のIP）
- 宛先MAC: L3スイッチのインターフェースMAC（PC1のデフォルトゲートウェイ）
PC1は、自分のネットワーク外と通信するとき、デフォルトゲートウェイ（＝L3スイッチのIP/MAC）宛にフレームを送ります。
L3スイッチの動作:
- 自分宛のMACアドレスを受け取る（ここがルータっぽい！）
- 宛先IPを見てルーティング（192.168.2.0/24 への経路を確認）
- PC2宛のフレームを作り直す（宛先MACをPC2のMACに書き換え、VLAN 20 に転送）
ルータと同じ動きになる理由
これはまさにルータの動きと同じですね！ルータは、IPパケットを自分のMACアドレスで受け取って、次のホップに向けて再送します。
L3スイッチも、ルーティング機能が有効な場合は、ルータと同じ動きになるんです。
ざっくりまとめ！
- L2スイッチ → 自分宛のMACアドレスは受け取らない。単なる中継役。
- L3スイッチ → ルーティングするときは自分宛のMACアドレスを受け取る。デフォルトゲートウェイとして動作する。
- L3スイッチはスイッチとルータのハイブリッド → 同じセグメント内ではスイッチ、異なるサブネット間ではルータ。
L3スイッチがあればL2スイッチは不要ですか？
結論：L3スイッチだけでも動くけど、L2スイッチと併用することが多い
L3スイッチは、L2スイッチ機能 + ルーティング機能 を持ってるので、小～中規模ネットワークならL3スイッチ1台で完結できる 場合もあります。
でも、規模や設計によってはL2スイッチも必要になることが多いんです。具体的に理由を見ていきましょう！
理由①：ポート数の制約
L3スイッチは高性能だけど、ポート数が少なかったり、ポート単価が高いことがあります。
- L3スイッチ → 例えば 24ポート で高価。
- L2スイッチ → 48ポートの安価なモデルも多い。
🔸 現実的な設計例:
- 各フロアに 安価なL2スイッチ を配置。
- フロアごとにL2スイッチを集約して、上位の L3スイッチでルーティング。
理由②：ネットワーク階層設計（3層モデル）
大規模ネットワークでは、次の3層構成が基本になります。
- アクセス層 → L2スイッチ：エンドデバイスを接続。
- ディストリビューション層 → L3スイッチ：VLAN間ルーティング、トラフィック制御。
- コア層 → 超高速なL3スイッチ/ルータ：ネットワーク全体のバックボーン。
🔸 なぜこうするの？
- L2スイッチは安くてたくさん接続できる。
- L3スイッチはルーティング処理に専念できるので、ネットワーク全体が安定・高速化。
理由③：シンプルなスイッチング処理
L3スイッチはルーティング機能を持つけど、すべての通信にL3スイッチを通すと無駄な処理が増えます。
例えば、同じサブネット内のPC同士の通信は：
- L2スイッチならフレーム転送だけ（超高速）。
- L3スイッチだと不要なIPヘッダチェックが発生（若干のオーバーヘッド）。
🔸 最適な構成:
- 同じサブネット内の通信 → L2スイッチで完結。
- 異なるサブネット間の通信 → L3スイッチがルーティング。
L3スイッチ単体で済むケースもある
ただし、例えば 小規模オフィスやホームネットワーク なら、1台のL3スイッチだけで十分 なこともあります。
- 少数のサブネット（VLAN）だけ → L3スイッチ1台で各PCを接続＆ルーティング。
- シンプルなトポロジ → ポート数が足りればL2スイッチ不要。
🔸 例: 小規模オフィス（10人以下）
- VLAN10：192.168.1.0/24（PC・プリンタ）
- VLAN20：192.168.2.0/24（Wi-Fi、IP電話）
- VLAN30：192.168.3.0/24（サーバ群）
これなら、1台のL3スイッチでVLAN間ルーティングしつつ、直接端末を接続すればOK！
ざっくりまとめ！
- L3スイッチだけでネットワークを構築できる場合もある（小規模・シンプル構成）。
- でも、L2スイッチと併用する方がコスト・効率的なことが多い（大規模・階層設計）。
- 最適解はネットワーク規模や要件による！
なので、L3スイッチがあるからといってL2スイッチが完全不要というわけではなく、役割分担して共存させた方が安定することが多いんです。
L3スイッチがあればルータは不必要ですか？
すごく鋭い質問です！実は、ある程度の規模のネットワークならL3スイッチだけでも運用できる場合があります。ただし、L3スイッチではカバーできない部分があるので、ルーターが必要なケースも多いんです！この違いをしっかり理解すると、ネットワーク設計の理解が一気に深まりますよ！
順番に解説していきます！
L3スイッチだけで運用できるケース
例えば、社内ネットワークやデータセンター内のような、同じLAN内のサブネット間通信だけが必要な場合は、L3スイッチだけで十分です。
- 同一拠点内の複数サブネットのルーティング → L3スイッチでOK
- 高速なレイヤ3転送が必要 → L3スイッチのハードウェア転送が圧倒的に高速
なので、「外部ネットワークに出ない閉じたネットワーク」なら、ルーターを使わずL3スイッチだけで完結させられます！
でもL3スイッチだけではダメなケース
- WANやインターネット接続が必要な場合
→ L3スイッチは外部ネットワークとの接続機能（PPPoEやNATなど）が弱いので、ルーターが必須です。例えば、インターネットに出るには、グローバルIPへの変換（NAT）が必要ですが、これを効率的に処理するのはルーターの役割です。 - 高度なセキュリティ機能が必要な場合
→ ルーターにはファイアウォール機能やVPN機能が搭載されています。外部からの攻撃対策や、安全なリモートアクセスのために、セキュリティ機能の豊富なルーターを使うのが一般的です。 - 異なる拠点間をつなぐ場合
→ 拠点Aと拠点Bを専用線やインターネットVPNで接続するようなケースでは、ルーター同士でトンネルを張る必要があります。L3スイッチにはこういった広域ネットワーク用の機能はほぼありません。 - 高度なルーティングプロトコルを使う場合
→ 大規模なネットワークでは、OSPFやBGPといったダイナミックルーティングを使います。最近のL3スイッチでも対応しているものはありますが、ルーターの方が高機能かつ安定しています。
具体的な設計例
[PC] ─ [L2SW] ─ [L3SW] ─ [Router] ─ [Internet]- L2スイッチ → 同一サブネットの端末間通信
- L3スイッチ → 社内のサブネット間ルーティング
- ルーター → 外部ネットワークとの接続・NAT・ファイアウォール
この組み合わせで設計すると、内部は高速＆外部接続はセキュアといういいとこ取りができます！
結論
- LAN内のサブネット間ルーティング → L3スイッチで高速処理
- LAN外やWAN、インターネット接続 → ルーターで外部接続とセキュリティ強化
なので、「LAN内だけならL3スイッチだけでOK」ですが、インターネット接続や外部拠点との接続にはルーターが必須という感じです！
