ルーターとは、2つ以上のネットワークを接続し、データの中継をする物理または仮想のネットワーク機器を指す。接続するネットワークには、LAN（ローカルエリアネットワーク）やWAN（ワイドエリアネットワーク）といった、規模や用途が異なるさまざまな種類のネットワークが含まれる。

　異なるネットワーク同士を接続する装置はゲートウェイと呼ばれる。ルーターはその一種であり、インターネット上の各PoP（Point of Presence：接続拠点）において、複数のネットワークの接点に設置されている。

　ネットワークの通信ルールを階層で定義した「OSI参照モデル」（OSI：開放型システム間相互接続）では、ルーターは第3層（レイヤー3、ネットワーク層）で動作するネットワーク機器だ。

　ルーターは受信したパケット（送受信データを小分けにした単位）の宛先となるIPアドレスを確認し、目的地に到達するまでの最適な経路を計算した上で、パケットを転送する。1つのパケットは、最終的な宛先に届くまでに数百台ものルーターを経由し、ネットワークを次々と移動しながら転送されることもある。

ネットワーク機器としてのルーター

　従来型のルーターは、ルーター機能単体の専用ソフトウェアを搭載したハードウェアだ。一方、仮想ルーターは物理ルーターと同等の機能を持つソフトウェアベースの仕組みであり、通常は汎用（はんよう）のサーバで実行される。

　仮想ルーターは単体で動作することもあるが、ファイアウォール（不正通信を遮断する機能）やパケットフィルタリング（通信内容を精査する機能）、ロードバランサー（通信の負荷を分散させる機能）、WAN最適化（WAN回線における通信効率を高める機能）など、他の仮想ネットワーク機能と組み合わせて提供されることがよくある。無線LANアクセスポイントやネットワークスイッチの機能が、ルーターの機能として組み込まれる場合もある。

ハブとしてのルーターの役割

　ルーターは、異なるネットワークを接続し、パケットを正しい宛先に転送すると同時に、複数のデバイスが同じインターネット接続を共有できるようにする役割も担っている。ルーターはネットワークのハブ的な存在として機能する。例えばインターネットなど外部のネットワークから届くトラフィック（ネットワークを流れるデータ）を受信し、それをLAN内の宛先となるデバイスに振り分ける。この仕組みによって、家庭やオフィスのPCやスマートフォンなど複数のデバイスが、同じパブリックIPアドレス（インターネット上で割り当てられる一意のIPアドレス）と、1つのインターネット接続を共有できる。

　ルーターは通常、LANを構築する役割も同時に担っている。これにより、ルーターに接続するLAN内のデバイス同士は、インターネットを経由せずに直接通信できるようになる。

ルーティングの仕組み

　ノートPCやスマートフォンなどのデータを他のデバイスに送信する際、そのデータはパケットに分割される。各パケットには「ヘッダ」と呼ばれる情報が付加され、そこには送信元と送信先のIPアドレスなど、通信に必要な情報が含まれる。

　ルーターは、このヘッダ内の送信先IPアドレスを読み取り、自身が保持するルーティングテーブル（宛先までの経路情報をまとめた表）と照合し、パケットを次に転送すべき最適な経路、つまり次ホップを決定する。

　データをネットワーク上の目的地へ届けるための経路情報を一覧化した表がルーティングテーブルだ。各経路には、通信の優先度や距離など、経路選択に影響する指標が添えられている場合もある。ルーターはこのルーティングテーブルを基に、IPアドレスごとに最適な転送先を選ぶためのアルゴリズムを用いて、どこにデータを送るかを判断する。

　ルーティングテーブルには、デフォルトルート（あらかじめ設定された既定の転送先）が定義されていることが多い。ルーターは、受信したパケットに対してより適切な経路が見つからない場合、このデフォルトルートを使ってパケットを転送する。例えば、家庭用やオフィス用の一般的なルーターでは、全ての送信トラフィックが1本のデフォルトルートを通じて、インターネットサービスプロバイダー（ISP）に向かうよう設定されている。

　静的ルーティングと動的ルーティングの2種類がある。静的ルーティングでは、管理者が手動で経路情報を設定し、ルーターに固定された経路しか持たせない。一方、動的ルーティングでは、ルーターがネットワークの状況に応じて経路情報を自動で更新し、ルーティングプロトコルを使って他のルーターと情報を交換する。

NATの仕組み

　NAT（ネットワークアドレス変換）も一般的にはルーターが実行する機能の一つだ。NATは、LAN内の複数のプライベートIPアドレス（LAN内で使われるIPアドレス）から出ていく全ての通信を、LAN内の各デバイスが共有するパブリックIPアドレス（インターネットで割り振られる一意のIPアドレス）に変換することで、外部から内部のIPアドレスを見えないようにする。これにより、グローバルIPアドレスの使用を節約すると同時に、ネットワーク内部の構成を隠すことでセキュリティを高めることができる。

　次回は、ルーターの種類別にその役割を解説する。