Part1では，ルーターなどのネットワーク機器で，帯域制御や優先制御といったQoS（Quality of Service）と呼ばれる機能が必要になる理由と，QoS機能の概要を見ていくことにしよう。
ルーターがパケットを受け取ってから送り出すまでは，三つの処理で成り立っている。(1)入力インタフェースがパケットを受け取り，(2)フォワーディング・エンジンと呼ばれるプロセッサが出力インタフェースを見つけてそこまでパケットを届け，(3)出力インタフェースがパケットを送信する。
入力インタフェースに取り込まれてから出力インタフェースに届くまで，IPパケットは待たされることがほとんどない。入力インタフェースやフォワーディング・エンジンは，流れてくるIPパケットの量に比べて能力に余裕があるからである。
しかし，出力インタフェースに届くと状況は一変する。複数のインタフェースから出力インタフェースの速度以上のIPパケットが押し寄せてくるので，パケットを送り出すのが追いつかなくなるのである。
IP電話の通信を脅かす三つの問題
特に出力インタフェース，つまり接続する回線の速度が遅いときに，問題は深刻になる（図1）。
例えば，8メガADSLといっても，上りの速度は1Mビット/秒程度。ADSLにつながるポートに100Mビット/秒のイーサネットから絶え間なくパケットが届くと，あっという間に処理を待つパケットであふれ返ってしまう。
ルーターは基本的に“早い者勝ち”でパケットを処理する。1Mビット/秒の回線につながる出力インタフェースに，1500バイトのパケットがすでに10個届いていたら，その後に届いたパケットは送り出されるまで120ミリ秒も待つことになる。これは，遅れが致命的になるIP電話などの通信にとって，とても無視できる値ではない。
このように，後から届いたパケットは，送り出されるまでの時間が遅れる「遅延」が発生する。事態が悪化すると，あふれたパケットが捨てられる「廃棄」が起こる。さらに，それぞれのアプリケーションに必要となる帯域を確保できない「帯域減少」になる。
そこで登場するのがQoS(キューオーエス)と呼ばれる機能だ（図2）。ルーターなどのネットワーク機器が備えている。これまで早い者順で処理していたIPパケットを，アプリケーションなどの違いを見て扱いに差をつける機能である。
アプリケーションによって要求される通信品質は異なる。ルーターのQoS機能は，パケットを処理する順番を変えたり，帯域を制限することで，各アプリケーションの要求に応える。
ポイントは優先制御と帯域制御
ルーターが備えるQoS機能は，優先制御と帯域制御の二つに大別できる。
優先制御は，IP電話など急ぎのパケットを，出力インタフェースでなるべく待たせずに送り出す技術。道路に例えるなら，料金所に緊急車両専用のゲートを設けたイメージである。一方の帯域制御は，特定の通信の帯域を確保したり，逆に制限したりする機能である。こちらは，バスなどの専用レーンを想像するといいだろう。
もう一つ，ルーターのQoSに欠かせない機能がある。それは，受け取ったIPパケットを識別して，どのように扱うかを決める機能だ。優先制御，帯域制御，パケット識別――の三つがそろって，QoS機能は初めて働く。
この講座では，これら三つの機能を各パートで詳しく探り，QoS機能を解明する。
