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目次

レイヤ3スイッチ

  • レイヤ3スイッチはハードウェアレベルでの処理が行われるため、スイッチと呼ぶこともある。
  • 最近ではLANとLANを接続する場合には、ルーターに代わって、処理が高速なレイヤ3スイッチが多く使われるようになっている。

レイヤ3スイッチの構造

  • レイヤ3スイッチには、MACアドレスによる中継を行うスイッチチップに加え、ルーティングテーブルなどの管理を行うCPUが備わっている。
    • ただし、レイヤ3スイッチの主役は、中継処理に特化したスイッチチップである。

レイヤ3スイッチの動作

1:コンピュータから送信されたMACフレームは、PHYチップで復号された後、スイッチチップに渡される。

2:スイッチチップはスイッチングハブ(LANスイッチ)におけるMACチップと同じように、SFD(スタートフレームデリミタ)に続くフレームヘッダをバッファメモリに格納すると、FCSを使ってエラーチェックを行う。

3:エラーがなければ、メモリ上のARPテーブルを参照して、送信先のポートを検索する。
 該当するポートがあれば、バッファ内のMACフレームを、オートを管理するスイッチチップに送り、該当するポートのPHYチップによって符号化された波形が送出される。

 ここまでの処理はスイッチングハブと同様である。

 しかし、宛先MACアドレスがレイヤ3スイッチ自身のアドレスになっていた場合、レイヤ3レベルの処理に移行する。
 宛先のMACアドレスが自分自身であるということは、IPアドレスによるルーティングを示している。この段階からレイヤ3スイッチ特有の処理が始まる。

4:スイッチチップは、メモリ上のルーティングテーブルを参照し、中継先のIPアドレスを調べる。中継先のIPアドレスが見つかれば、続いてARPテーブルを参照して、次の中継先となるルーターなどのMACアドレスと出力するポートを調べる。

5:中継先のポートが見つかると、スイッチチップはデータを送り出すための処理に移る。
 IPヘッダのチェックサムを計算して、ヘッダ部のエラーを検査する。ただし、FCSによるチェックを行っているので、チェックサムの計算は省略されることもある。

 次に、ヘッダのTTLの値を1つだけ減らして、中継先のMACアドレスと、自分のMACアドレスとMACヘッダに書き込み、バッファ内のデータをくっつけて、該当するポートを管理するスイッチチップに送る。

 そして、PHYチップによって電気波形に変換され、中継先の機器へ送り出される。

参考文献

  • 『Windows7ネットワーク逆引き大全』