ネットワーク機器とは？機器の種類や選び方など、基礎知識を解説

ネットワークの階層と機器の種類

ネットワーク機器の役割は、各機器が動作するネットワーク階層と深く関係しています。そこでネットワークと機器の関わりについて、本章で説明します。
そもそもネットワークはOSI参照モデル^※によって7つの階層に分けられ、階層数が小さい（低層）ほどハードウエアに近く、大きい（高層）ほどソフトウエアに近いと定義されています。
（※）OSI参照モデル…1984年に制定された、ネットワークの設計や機器の製造方法を定義する概念的なフレームワーク

それでは７つの階層について、詳しく確認していきましょう。

第1階層　物理層：ケーブルなど

第1階層と最も低層に位置する物理層は、ハードウエアの領域です。この階層で動作する主な機器には「ケーブル」と「リピーター」があり、接続ケーブルの種類や、デジタルデータと電気信号の変換方式などが規定されています。

【ケーブル】
さまざまな種類があるが、ネットワーク関連でよく耳にするのは「LANケーブル^※1」「光ファイバーケーブル^※2」

（※1）LANケーブル…有線でインターネットに接続する際に用いられるケーブル。例えば、インターネット利用時にパソコンと壁に設置されたLANコンセントやルータを接続する。
（※2）光ファイバーケーブル…データの長距離かつ高速の通信を可能する光回線で用いられるケーブル。光ファイバーは光を通しやすい素材（石英ガラスやプラスチック）で構成された繊維のこと。

【リピーター】
受信した電気信号を増幅・整形して送り出す、ケーブルでデータを伝送する際に中継機器の役割を果たす機器。弱くなった信号を整えて送り出す機能を持つ。現在、使用されるケースは少ない。

第2階層　データリンク層：LANスイッチなど

第2階層から第4階層までは、ネットワークの領域です。第2階層に位置するデータリンク層では、直接接続された機器同士の通信をネットワーク接続し、電気信号の伝送を実現する方法が規定されています。

この階層で動作する主な機器には、「LANスイッチ」や「ブリッジ」が挙げられます。

【LANスイッチ】
複数の機器同士をつなぐ機器。電気信号の制御先を制御する機能も持つ
「L2スイッチ」「スイッチングハブ」とも呼ばれる

【ブリッジ】
第1階層の物理層と第3階層のネットワーク層をつなぐ第2階層で、橋渡しを担う機器。現在、使用されるケースは少ない。

第3階層　ネットワーク層：ルータ、VPNゲートウェイ、L3スイッチ

ネットワーク層は、ネットワーク上のデータ伝送における司令塔のような階層です。ここではネットワーク上にある機器へのアドレスの割り当てや管理、データの伝送ルート、パケットサイズの変換などが規定されており、第1階層・第2階層は、この階層で決定したルートに従うことで適切に電気信号の伝送を行っています。

この階層で動作する主な機器は、「ルータ」「VPNゲートウェイ」「L3スイッチ」です。

【ルータ】
複数の異なるネットワークを接続するための機器。例えば、社内ネットワーク（LAN）とインターネット（WAN）は、ルータを介して接続される。

【VPN^※ゲートウェイ】
データの暗号化・復号を担う機器
VPN環境を作る上で重要とされている
社内LANとインターネットのあいだに設置されるのが一般的

（※）VPN…誰もが利用できるインターネット回線の中に自社専用の「仮想専用線」をつくることで、データを保護しながら安全に拠点間通信ができる技術。「Virtual Private Network」の略

◎「VPN」の詳しい解説はこちら

【L3スイッチ】
LANスイッチとルータを合わせたような機能を持つ機器
ルータ同様、適切な場所に信号を送るための中継器だが、スイッチはルータよりも処理速度が速いという点で異なる

第4階層　トランスポート層：ファイアウォール、L4スイッチ

第4階層に位置するトランスポート層は、低層と高層を仲介するような階層です。ここでは、データ転送時の信頼性を確保することが規定とされています。 この階層で動作する主な機器は、「ファイアウォール」と「L4スイッチ」です。

【ファイアウォール】
外部からネットワークへの不正アクセスを防ぐ機器
日本語で「防火壁」という意味を持つ
IPアドレスなどからパケット通信の可否を判断する「パケットフィルタリング型」、データ内容から通信の可否を判断する「アプリケーションゲートウェイ型」、パケットフィルタリング型の機能＋コネクション単位で通信の可否を判断する「サーキットレベルゲートウェイ」の3種類がある

【L4スイッチ】
機能はL3スイッチと大差がないが、トランスポート層に対応しているスイッチ
スイッチングの際にL3スイッチはIPアドレスを参照するが、L4スイッチはIPアドレスとTCP^※1、UDP^※2ポート情報を参照する
「ロードバランサー」とも呼ばれる

（※1）TCP…Transmission Control Protocolの略で、信頼性の高い通信を行うための通信プロトコル
（※2）UDP…User Datagram Protocolの略で、インターネット上で特に時間を重視した通信（動画の再生など）で用いられる通信プロトコル

第5階層　セッション層：UTM

日本語で「ひと続き」の意味を持つセッション層は、ユーザーの通信開始から維持、切断までの一連の手順が管理される階層です。第4階層から第6階層までのスムーズな通信を目的としています。
この階層で動作する主な機器には、「UTM」があります。

【UTM】
1台でファイアウォールやアンチウイルス、Webフィルタリングなどのセキュリティを提供する機器
Unified Threat Managementの略で、「統合脅威管理」と訳される

第6階層　プレゼンテーション層

第6層のプレゼンテーション層は、ネットワーク間でやり取りするデータの表現形式を規定し、整合・統一する階層です。例えば、データの文字コードや暗号形式が通信先と異なると文字化けしてしまうため、この層でデータ形式を変換し正しく表示できるようにします。

第7階層　アプリケーション層

ネットワークの全7階層のなかで最高層に位置するアプリケーション層は、アプリケーションの仕様や通信手順、データ形式といった具体的な機能が規定されている階層です。ユーザーが入力する情報をアプリケーションやソフトウエアに応じたプロトコルへと変換することで、データ通信を可能にします。