ルーター・スイッチ・ハブ・モデム・アクセスポイント・ゲートウェイの違いを徹底解説

現代のネットワーク機器にまつわる用語は、非常に紛らわしいものが多くあります。「ルーター」という言葉自体はほぼ誰もが耳にしたことがあるでしょうが、実際には何を意味しているのでしょうか?あなたの手元にある「ルーター」は、本当にルーターだけの機能を持つのでしょうか?それともスイッチやアクセスポイント、ゲートウェイとしても動作できるのでしょうか?

かつては、これらの用語はそれぞれ単一の機能を持つ個別のデバイスを指していました。しかし現在は事情が異なります。ISP(インターネットプロバイダー)からレンタルした「モデム」は、モデム・ルーター・スイッチ・アクセスポイントの機能をすべて兼ね備えたオールインワン機器であることがほとんどです。ただし、後述するようにオールインワン機器が必ずしも最適とは限りません。それでも一部のISPはこのタイプの利用を推奨してきます。

本記事では、専門的な知識がなくても理解できるよう、それぞれの用語の背後にある概念をわかりやすく解説します。まず同じカテゴリに属するスイッチとハブの違いから始め、次にルーターがなぜスイッチやハブと異なるのかを説明します。最後に、モデムやアクセスポイント、ゲートウェイといったその他のネットワーク用語についても触れていきます。

スイッチとハブの違い

ハブはすでに時代遅れのデバイスであり、今さら購入する価値はありません。外見はスイッチとよく似ていますが、内部の仕組みはまったく異なります。ハブにEthernetケーブルで機器を接続すると、ある機器から送信された信号は、ハブに接続された他のすべてのポートへそのまま中継(リピート)されます。

技術的に言うと、ハブはOSI参照モデルのレイヤー1(物理層)のデバイスであるのに対し、スイッチはレイヤー2(データリンク層)に分類されます。ここが両者の決定的な違いです。データリンク層はMACアドレスを扱う層であり、スイッチはポートに入ってきたフレームを処理する際にMACアドレスを確認します。

フレームとは、ネットワーク上のすべての機器間でデータを運ぶためのデータ形式のことです。細かい技術的詳細はさておき、フレームの中には送信元と宛先のMACアドレス、そして送信元と宛先のIPアドレスが含まれていると覚えておけば十分です。なお、このうちIPアドレスを含む部分は「パケット」と呼ばれます。

スイッチは、受け取ったフレームを盲目的に全ポートへ転送するのではなく、MACアドレス学習テーブルを作成し、宛先MACアドレスが登録されている正しいポートだけにフレームを転送します。これにより、通信は2台の機器間の直接通信となり、ネットワーク全体のトラフィック量が大幅に削減されます。

一方、ハブの場合は接続する機器が増えるほどネットワーク上のコリジョン(衝突)が多発します。コリジョンとは、2台以上のコンピューターや機器が同時にデータを送信し、信号が物理的に衝突してしまう現象です。ハブでは各ポートに入ってきたトラフィックがすべてのポートへ中継されるため、この問題が頻繁に発生します。

その点、スイッチでは通信している2台の機器だけがデータをやり取りするため、コリジョンは発生しません。帯域幅も他のポートと共有されることはありません。

この仕組みこそが、ハブが半二重(half-duplex)デバイスであり、スイッチが全二重(full-duplex)デバイスである理由でもあります。ハブに接続する機器が増えるほど共有すべき帯域幅が細分化され、ネットワークはどんどん遅くなります。一方スイッチでは帯域を共有する必要がなく、すべてのポートがフルスピードで動作します。

ルーターとモデムの違い

ルーターはOSI参照モデルのレイヤー3(ネットワーク層)、つまりIPアドレスを扱う層で動作します。MACアドレスが直接接続された機器同士でフレームをやり取りするために使われるのに対し、IPアドレスはインターネットを横断してパケットを経路制御(ルーティング)するために使われます。

ルーターとは、複数のネットワークを相互に接続し、その間のトラフィックを振り分けるデバイスです。家庭環境では、一般的に自宅内のローカルネットワークとISPのネットワークをつなぐ役割を担います。接続方法はいくつかあります。例えば、ルーターの片側をモデム(ISP側)に、もう片側をスイッチ(ローカルネットワーク側)に接続する構成です。モデム/ルーター一体型機器を使っている場合は、片側がISPにつながり、もう片側は有線ならスイッチへ、無線対応機器ならWi-Fiとして機能します。

上記のような典型的なルーター単体機器(厳密には写真は無線ルーター)では、「Internet」ポートがモデムに接続され、残りのポートはスイッチポートとして機能します。実は、ルーターにはほぼ必ずスイッチ機能が内蔵されています。一方、モデムは電話回線(DSL)、ケーブルテレビ回線、または光ファイバー(ONU/ONT)を通じてISPに接続します。

上記は典型的なケーブルモデムの例です。ISPからのケーブル接続用の同軸ポートが1つと、ルーターのInternetポートに接続するためのEthernetポートが1つだけ搭載されています。可能であれば、モデムとルーターは別々の機器として運用するのがベストです。故障時の切り分けや性能アップグレードの柔軟性が高まるためです。

無線ルーターは、有線接続を手持ちの無線機器にも共有できるようにするものです。近年のルーターの大半は無線機能を備え、さらに複数の有線ポートも搭載しています。

無線ルーターと無線アクセスポイントの違い

次に、無線ルーターと無線アクセスポイント(Wireless Access Point / 無線AP)の違いを見ていきましょう。無線アクセスポイントとは、既存の有線ネットワークに無線機器を接続できるようにするため、2つのネットワーク間のトラフィックをブリッジするデバイスです。

この2つの用語が紛らわしい理由は、無線ルーターが本質的に「ルーター+無線アクセスポイント」の組み合わせだからです。しかし逆は成り立ちません。無線アクセスポイントは無線ルーターになることはできません。スタンドアロンの無線アクセスポイントは、Ethernetケーブルでルーターに接続し、有線信号を無線信号に変換する役割のみを担います。ローカルネットワークから別のネットワークやインターネットへのパケットをルーティングすることはありません。

無線アクセスポイントは、多数の無線端末を1つのネットワークに集約する必要がある企業環境や、駅・空港・商業施設などの大規模な公共スペースでよく使われています。また、無線ルーターには通常ファイアウォール機能が内蔵されていますが、無線アクセスポイントには搭載されていない点にも注意が必要です。

その他のネットワーク用語

ネットワーク設定で非常によく目にする用語の一つが「デフォルトゲートウェイ(Default Gateway)」です。では、デフォルトゲートウェイとは何なのでしょうか?簡単に言えば、それはローカルネットワークを外部の世界につなぐデバイスのことです。通常は、ローカルネットワーク側の最後のルーターがこれに該当します。

家庭のネットワークであれば、デフォルトゲートウェイはほぼ間違いなくあなたの無線ルーターです。ネットワーク外の機器と通信する際には、モデムに接続されているルーターが必ず経由点となるからです。なお、同じローカルネットワーク内の機器同士の通信にはデフォルトゲートウェイは不要です。デフォルトゲートウェイが使われるのは、インターネットなど遠隔のネットワークと通信するときだけです。

まとめ

今回は、ハブ・スイッチ・ルーター・モデム・アクセスポイント・ゲートウェイという、混同されがちなネットワーク機器の役割と違いを解説しました。あくまで簡潔な概要ですが、これだけの知識があれば、他人に説明できるレベルには達しています。ご自身のホームネットワークを見直す際の参考にしてみてください。