なぜルーターが必要なのですか？
ルーターが必要な理由を突き止めようとしてきました。ルーターがDHCPなどに使用できることはわかっていますが、静的IPを使用したネットワーキングを考えています。したがって、次のようになります。
静的IPで次のことを行うことは可能ですか？
Modem -> Switch -> PCs
またはあなたは行く必要がありますか：
Modem -> Router -> Switch -> PCs
では、ルーターは正確には何をするのでしょうか、なぜそれが必要なのでしょうか
一般的に、ルーターはアクセスポイント、DHCP、ファイアウォール、スイッチとして機能し、ネットワーキングについてあまり知らない人のための簡単なソリューションだと思います
いいえ、ルーターはAPやスイッチとは別の種類のデバイスです。 「ルーター」は単なる総称ではなく、ネットワーク間でIPパケットをルーティングする特定の機能を表します。
言い換えると、ルーター+スイッチ+ APの組み合わせを示しています。これは、「SOHO（スモールオフィス/ホームオフィス）ルーター」または「ホームゲートウェイ」と呼ぶ方がよいかもしれません。
（ただし、多くの専用ルーターdoには統合ファイアウォールがあり、場合によってはDHCPサーバーさえあります）。
ルーターが一般的に必要な理由を知りたい
純粋なイーサネットレベルのスイッチングは適切に拡張できないため、IPルーティングが必要です。
イーサネットデバイスのアドレスは、製造元によって割り当てられます。その中に有用な構造はありません。ネットワークに関する限り、それらはランダムです。したがって、イーサネットスイッチには2つの選択肢しかありません。すべてのポートに接続されているすべてのデバイスのリストを保持する（最新のスイッチと同様）か、すべてのパケットをすべてのポートにブロードキャストする（元のイーサネットのように）だけです。
どちらの方法も適切に機能します特定のネットワークサイズまでですが、スイッチが記憶できるよりも多くのデバイスがある場合、ネットワークはすぐに溶けます。 （関連トピック：CAMの枯渇）
したがって、郵便番号や電話番号と同様に、IPはネットワークに構造を与えます –各ネットワーク、サブネットワーク、スーパーネットワークにはアドレスのチャンクが割り当てられており、「アドレス[10.7.xx]は[ポート3]経由で到達できます。 "これで、世界の何百万人ものComcastの顧客について知る必要がなくなり、Comcast自体に向かうルートがいくつか必要になります。
IP ルーターこれらのルートの情報を保持し、それに応じてすべてのパケットを転送します。
（イーサネットとIPの間のこの分離は、柔軟性を与えるので実際に役立ちます–同じイーサネットは、IPv4、IPv6、おそらくIPXなどのいくつかの異なるプロトコルを伝送できます... DECnetまたはNetBIOS、そしてそれらはネットワークの成長に耐えることができませんでした。）
移動することは可能ですか：モデム->スイッチ->静的IPを持つPC
もちろん、技術的には可能です。静的IPは必要ありません。
実際、私の職場の隣のISPでは、市内の約20人の企業顧客が実際には独自のルーターを持っていません。「外部」スイッチはISPの建物内の1つのルーターに直接接続されています（DHCPのすべてにサービスを提供しています）それら））、あなたが説明するように。
しかし、通常はこの方法で行われない理由があります。 （確かに、そのうちのいくつかは、NATなどのIPv4アドレスの不足が原因です。しかし、純粋なIPv6の世界でも、多くは依然として重要です。）
今すぐなので、ISPは単一の「グローバル」IPアドレスをネットワークにルーティングします。 確かに、PCをモデムに直接接続し、「グローバル」アドレスで構成することができます。（場合によっては、DHCPで自動構成することもあります。）
実際、これは2000年代後半までここでは非常に一般的な構成でした。ほとんどの家庭顧客は1台のコンピューターしか持っておらず、そのコンピューターはしばしばモデムを介してISPのルーターと直接通信します。最初に実際のダイヤルアップモデムを使用し、後にADSLモデムを使用します。
しかし、すべてのデバイスには独自のアドレスが必要です。 ISPから取得できるIPv4アドレスは1つだけなので、2台ではなく1台のコンピューターに直接接続できます – 2番目のアドレスに追加料金を払わない限り。
そのため、ホームルーターには「ネットワークアドレス変換」機能（別名NAT）があり、「プライベート」192.168.xアドレスのブロックを提供し、単一の「グローバル」アドレスの背後に隠します。
（CGNATも言及する価値がありますが、研究は読者に任されています。）
NATの他に、「ルーター」にはファイアウォール、DHCPサーバー、DNSキャッシュなどの機能もあります。はい、それらすべてcouldはISPのルーターによって行われますが、ISPにかなりのコストがかかり、すべての顧客に不利益をもたらすことになりますそれらすべてに。
ファイアウォールは、ISPが提供するインターフェイスを介して構成する必要があり、ほとんどのISPは最小限のオプションしか提供しません。 （自分のルーターを構成するとき、私は完全に制御できます–ファイアウォールルールを一般的ではないプロトコルに適用できます。複数のサブネットを作成できます。IPv6トンネルまたはRIPまたはOSPFを試すことができます...）
ファイアウォールとNATには、接続を追跡するためのリソースが必要です–ある程度のメモリとCPU能力。ルーターは自分の接続のみを追跡する必要があるため、現在これらのリソースは分散されています。 ISPによって実行された場合、それらのルーターはすべての顧客のルーターを合わせてと同じだけのメモリとCPUを必要とし、これは高価です。
DHCPサーバーは、あなたの側にいるとはるかにうまく機能します。インターネットケーブルが切断されていても、自分のデバイスはIPアドレスを取得してローカルで通信できます。 （はい、はい、静的アドレスは可能ですが、信じてください、それらはお尻の痛みを追跡するためのものです。）
DNSキャッシュは機能します理由自宅にあります。 ISPは独自のDNSキャッシュとにかくを備えていますが、ルーターが近くにあり、デバイスの数が少ないため、より高速に応答できるため、ルーターには独自の小さなキャッシュがあります。 （遅いDNSは非常に目立ちます。）
したがって、独自のホームルーターを使用する理由は、1）高速である、2）安価である、3）ユーザーとISPの両方にとってシンプルである、ということです。
（前に説明したISPです。なぜそうするのかわかりません。顧客が数十人の場合と数千人の場合では、おそらく異なります。）
家庭用モデムは通常、1つのIPアドレスしか提供しません。ルーターはNAPT（ネットワークアドレスポート変換）を実行し、ネットワーク上に複数のプライベートIPアドレスを持つことができます。
ISPから複数のIPアドレスが提供されている場合は、ルーターがなくてもアクセスできる可能性があります。
自宅では、インターネットサービスプロバイダー（ISP）が提供するデバイスを経由して、インターネットに到達するための経路が1つしかない可能性があります。ただし、ISPは、接続先に ルーター が必要ですが、これにより、システムからのデータの次の送信先を決定できます。 ISPのWebサーバーの1つ、他の顧客のシステムの1つに移動する必要がありますか、それともGoogleまたはMicrosoftサーバーに移動する必要がありますか、または宛先IPアドレスはノルウェーなどのシステムを指しますか。ISP複数の接続が入っているルーターがあります。それは、ヨーロッパのネットワークに接続する回路、南アメリカのネットワークに接続する回路などを備えたルーターを持つことができます。そして、それらの回路のもう一方の端には、独自の複数の接続を持つ他のルーターがあります。では、ISPのルーターは、どのルーターにデータを転送すべきかをどのようにして知るのでしょうか。 ルーティング テーブルがあり、データを送信する次の「ホップ」が他のどのルーターであるかを示します。システムから宛先システムへの完全なパスがわからないため、システムから宛先アドレスまでの間にあるすべてのルーターを知ることはできません。パスに沿ってデータをさらに移動するのに最適なのはどちらかです。その目的地へ。次のルーターは独自のルーティングテーブルを調べて、データの送信先を決定します。おそらく、データをいくつかの接続のいずれかに送信する可能性があります。 「 ルーティングメトリック 」に基づいてどちらを使用するかを決定します。最も低いルーティングメトリックの接続が選択されます。ただし、その接続がダウンしたり、輻輳したりした場合は、ルーティングメトリックに基づいて次善の接続を選択できます。 ISPのルーターは、インターネット内の他のすべてのルーターと常に通信している必要はありません。データの受信時に、次に最適なネットワーク " hop "を知る必要があります。 ;その次のルーターを使用して同様の決定を行い、パス内の他のすべてのルーターを同様に決定することができます。
ルーティングテーブルを使用してネクストホップを選択することにより、データが通常フランスのルーターを経由してノルウェーの宛先に到達する可能性がある場合、フランスを経由するパスがなくなったとしても、フランスのルーターは停止を認識し、データを別のパス、たとえばドイツ経由で再ルーティングします。インターネットは [〜＃〜] arpanet [〜＃〜] ;の派生物です。 ARPANetの要件の1つは、障害が発生した機器を迂回してルーティングすることにより、弾力性があり、ネットワーク内の特定の機器の障害を許容できることです。 ARPANETの時代には、今日のルーターの前身は Interface Message Processor（IMP） と呼ばれていました。
ホームネットワークに関しては、ルーターではない自宅のデバイスから直接接続することが可能です。 dial-up モデムの時代にインターネットを使用していたなら、自宅でルーターを使用していなかっただろう。代わりに、コンピューターはISPに属するデバイスにダイヤルインします。一部の企業や組織では、以前のダイヤルアップモデムと同様に動作する [〜＃〜] isdn [〜＃〜] を使用していますが、ISDNルーターがある場合はISDN接続を共有する必要がある複数のシステム。
また、ほとんどすべてのホームユーザーとスモールビジネスがインターネットにアクセスするためにダイヤルアップネットワークが使用していた時代でさえ、ホームユーザーまたはスモールビジネスが電話回線の数に制限があり、複数のコンピューターにインターネットアクセスが必要な場合は、利用可能な解決策は、ダイヤルアップモデムを備えた1台のPCを、自宅または会社のローカルエリアネットワーク上の他のすべてのコンピューターのルーターとして機能するように構成することでした。中小企業の複数のコンピューターにインターネットへのダイヤルアップアクセスを提供するために、56 Kbsモデムを搭載したルーターをインストールしたことを覚えています。
今日、人々は自宅で有線と無線の両方の接続が可能で、すべてが同時にISPに接続できることを期待しています。インターネットプロトコルバージョン4（IPv4）アドレスは制限されているため、ほとんどのホームユーザーは1つのパブリックIPアドレスしか取得できないため、 ネットワークアドレス変換 を実行できるデバイスが必要です。その1つのパブリックIPアドレスと複数の プライベートIPアドレス の間で、彼らは自分のシステムに使用します。また、外部から内部システムへのアクセス権を持つユーザーを制御できるようにしたいと考えています。そのためには、ルーターまたはファイアウォールが必要です。ほとんどのホームルーターには、少なくともいくつかの限られたファイアウォール機能が組み込まれています。
技術的には、ISPが機能を処理できる可能性がありますが、そのアプローチは、数千、場合によっては数百万の顧客に対しては適切に拡張できません。たとえば、独自のルーターを使用している場合、プライベートIPアドレス192.168.0.5をシステムの1つに使用できるため、ISPの他の何千もの顧客も使用できます。 ISPは、プライベートIPアドレススペースが使用されているときに、異なる顧客が同じアドレスを選択しないようにする必要はありません。家の外にあるISPの機器は、ISPから提供された1つのIPアドレスだけに関係する必要があります。また、ポート5000でシステムの1つへのインバウンド接続を許可する場合は、自分で管理できます。 ISPのテクニカルサポート部門に連絡する必要はありません。これは、ISPのサポートスタッフに追加の負担をかけることになります。
あなたはそれを必要としないと思います
モデムを使用してスイッチを接続し、ISPが提供するパブリックIPを使用できます。
または、ルーターモデムを取り、ルーターをブリッジモードにしてルーターをオフにすることもできます（ブリッジは基本的にスイッチですが、人によっては奇妙な任意の区別がなされる場合があります*）、ISPからのパブリックIPを使用します
スイッチはIPのような階層型アドレス指定システムを処理しないため、家の外ではルーターを使用する必要があります。フラットアドレッシングスキームしか処理できないスイッチのような決定は、多数のデバイスにとって遅すぎます。
世界中の誰もが一意の番号を持っているが、番号がグループ化されていない場合の考慮事項のように、どの穴/ソケット/ポート/方向/を見つけるために、リストでその人の整数全体を調べる必要がありますデータを送信する角度。一方、彼らが東京にいることがすぐにわかる場合、IPアドレスはblah blah blahで始まり、東京のIPアドレスはblah blah blahで始まるすべての人が、この穴/ソケット/ポート/方向/角度からデータを送信していますその後、それを彼らに届けるのがより速いです。
しかし、あなたの個人的なケース、あなたの家に戻りましょう。
IPはISPから（DHCP経由で）取得できるため、デバイスにDHCPサーバーは必要ありません。そのため、スイッチで問題ありません。
デバイスが1つしかない場合は、NAPTは必要ありません。普通の古いスイッチで結構です。
これは必ずしも安全ではありません（自分で保護しない限り）。また、ISPが複数のIPを提供しない場合は、1つのデバイスしか接続できません。しかし、あなたはそれを行うことができます/それは行うことができます。
用語のポイント。ルーターと呼ばれるデバイスはボックスです。機能します。ルーティング、DHCP、NAPTにはモデムもあるものもあります。 DHCPをオフにしてNAT=ボックスでプレーンルーティングを行うことができます。また、ボックスにはスイッチが組み込まれているため、ブリッジモードにしてルーターをオフにすることができます。
-*機能的には、ブリッジはスイッチです。スイッチが複数のポートを持つべきであるということを人々が時々区別するいくつかの違いがあります。ブリッジは、ネットワークが異なる媒体上にある場合に使用します。おそらく、スイッチのチップはより高速な設計であると言う人もいます。しかし、機能的にはスイッチング/ブリッジング（同じこと）を行い、MACアドレステーブル（またはおそらく他の「レイヤー2」プロトコル）を使用します。MACアドレスはフラットアドレススキームで、おそらく「レイヤー2」にあるものです。
可能な限り最も簡単な答えは：
ネットワーク上の任意のデバイスは、スイッチを介して同じサブネット内の他のデバイスと通信できます。ただし、別のサブネット上のデバイスと通信するには、ルーターが必要です。スイッチはサブネット間でパケットを転送しません。
インターネットは単なる1つのプロトコルではなく、互いの上に積み重なる一連のプロトコルです。これらのプロトコルはlayersに編成され、それぞれがネットワークに関連する特定のタスクを処理します。
この質問では、2つのレイヤー、つまりリンクレイヤーおよびネットワークレイヤー（--インターネットレイヤーとも呼ばれます）が対象ですが、小文字i;これは、より広いインターネットと同じものではありません）。
リンク層は、直接接続されている2つのマシン間の信号の取得を処理します。 Wi-Fiは、イーサネットと同様に、リンク層に存在するプロトコルです。他にもありますが、おそらくこれらの2つのうちの1つ（またはおそらく両方）を自宅で使用しています。
ネットワークレイヤーは、2つのマシン間の信号の取得を処理しますではない直接接続されているマシンのチェーンを使用して。それは別の層に入るので、知る必要も気にする必要もありませんhow異なるマシンが接続されています。チェーンに、イーサネット、Wi-Fi、ファイバーチャネル、またはPPPまたはそれ以上のエキゾチックなプロトコルを介して接続されているマシンを配置できますが、それらはすべて同じように連動します。
ルーターはリンク層とネットワーク層の間のブリッジです。ルーターは、自宅のマシン（おそらくイーサネット、Wi-Fi、またはその両方を使用）に直接接続されており、ISPのマシンにも接続されています（さまざまな方法が考えられます）。ただし、これらのマシンは互いに直接接続されておらず、ルーターを介して間接的にのみ接続されているため、ルーターは、ホームマシンとより広いインターネットとの間の重要なリンクを形成します。 ルーターがホームマシンのIPアドレスを決定しない場合でも、それらすべての間にリンクを形成する方法が必要です。これがルーターが行うことです 。