ネットワークスイッチ(Network Switch)は、コンピュータネットワークにおける重要な機器であり、主な役割は、ローカルエリアネットワーク(LAN)内でパケットを転送し、機器間の高速かつ信頼性の高い通信を実現することです。OSI (open system interconnected)モデルのデータリンク層(レイヤ2)やネットワーク層(レイヤ3)で動作するネットワークスイッチは、その種類や機能によってイーサネットスイッチ、ルーティングスイッチなど、さまざまな種類に分類できます。

交換機はどのように働きますか?

あるデバイス(ソースデバイス)が別のデバイス(ターゲットデバイス)にパケットを送信する場合、ソースデバイスはスイッチに接続されたポートにパケットを送信します。このパケットには(イーサネットでの)ターゲットデバイスのMACアドレスや(より高いレベルのスイッチでの)IPアドレスが含まれています。

スイッチはパケットを受け取ると、パケットのヘッダ情報、特に宛先情報を読み込みます。このようにして、スイッチはパケットのターゲットとなるデバイスがどれかを知ります。

イーサネットスイッチであれば、ソースデバイスのMACアドレスからどのポートにそのデバイスが接続されているかを学習します。この学習プロセスにより、スイッチはそれぞれのMACアドレスとそれに接続されたポートとの対応関係を記録したMACアドレステーブルを作成することができます。

スイッチは、ターゲットデバイスのアドレス情報からMACアドレステーブルを探し、パケットがどのポートに転送されるべきかを決定します。交換機は、パケットを対象の機器に接続された正しいポートに転送し、パケットの正確な転送を可能にします。

スイッチの重要な特徴の1つは、その高速転送能力です。スイッチは、ソフトウェアではなくハードウェアレベルでパケット転送を行うため、遅延がほとんどなく、非常に高速で動作することができ、効率的なローカルネットワーク通信を提供します。

スイッチは、ユニキャスト(1対1通信)に加えて、ブロードキャストおよびマルチキャストパケットを扱うことができます。ブロードキャストパケットはスイッチによってすべてのポートに転送されますが、マルチキャストパケットはマルチキャストグループのメンバーに接続されたポートにのみ転送されます。

高度なスイッチは、より高度なネットワーク管理と制御を可能にするために、仮想ローカルエリアネットワーク(VLAN)や品質サービス(QoS)などの機能をサポートすることもできます。