【入門編】 L2(CoS)とL3(DSCP)のQoSマッピング設計 – インフラ・物理＆L2/L3ネットワーク基礎実践ガイド

こんにちは！ネットワークの世界へようこそ。インフラエンジニアの主筆ライターです。

日々、私たちが何気なく見ているWebページ、サクサク動くオンラインゲーム、そして途切れないWeb会議。これらはすべて、網の目のように張り巡らせたネットワークの上を、データという名の荷物が猛スピードで駆け巡ることで成り立っています。

さて、このネットワークの世界、実は現実世界の道路や郵便システムとそっくりなんですよ。道路が混雑すれば救急車も遅れてしまいますよね。ネットワークの世界でも、大容量のファイル送信に巻き込まれて、リアルタイム性命の音声通話（IP電話）がプツプツ途切れてしまったら大変です。

そこで登場するのがQoS（Quality of Service）、つまり「通信の優先順位付け」の技術です。今回は、その中でも少し通なテーマである「L2（CoS）とL3（DSCP）のQoSマッピング設計」について、難しい専門用語の裏側にある「現実世界の仕組み」を交えながら、一歩ずつ優しく紐解いていきましょう！

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1. 郵便配達で例える「QoS」と「優先順位」の正体

まずは、ネットワークの基本をおさらいしながら、QoSの役割を身近な例で考えてみましょう。

あなたが巨大なダンボール箱に入った「引っ越し荷物（大容量データ）」と、手書きの「ラブレター（音声通話やWeb会議データ）」を同時に郵便局へ持っていったとします。窓口の人が、何も考えずに「到着順だから、ダンボールの後にラブレターを積みますね」と言ったらどうでしょう？ラブレターは数日後に届いてしまいますよね。

これでは困るので、郵便局では「速達」や「書留」といった特別なスタンプを封筒に押して、優先的にトラックに積んでもらいます。

ネットワークの世界でも全く同じことが起きています。

ダンボール箱 ＝ Web閲覧やファイルダウンロード（ベストエフォートでOK）
ラブレター ＝音声通話やビデオ会議（遅延が許されない！）

スイッチやルーターという「中継地点（郵便局の仕分けスタッフ）」が、流れてきたパケットを見て「おっ、これは急ぎの荷物だな！」と瞬時に判断し、優先ルートへ案内する仕組み。これがQoSなのです。

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2. レイヤー2（L2）とレイヤー3（DSCP）の役割分担

ネットワークには、有名な「OSI参照モデル」という階層構造がありますよね。その中のレイヤー2（データリンク層）とレイヤー3（ネットワーク層）で、それぞれ「優先度」を表すスタンプ（マーキング）の種類が異なります。

ここで登場するのが、今回の主役たちです。

レイヤー2の世界：CoS / 802.1p（PCP）

スイッチとスイッチの間、つまり「同じフロアや同じ建物の中（LAN）」でバケツリレー式にデータを送る世界です。
イーサネットのヘッダーの中に、ひっそりと802.1p（PCP: Priority Code Point）という3ビットの領域があり、ここに 0 から 7 までの8段階の番号（CoS値）を書き込みます。

レイヤー3の世界：DSCP

ルーターを越えて、インターネットの荒海を渡るような「遠くの宛先（WANやインターネット）」まで旅をする世界です。
IPパケットのヘッダー（TOSフィールド、現在はDSフィールドと呼ばれます）の中に、DSCP（Differentiated Services Code Point）という6ビットの領域があり、よりきめ細やかな優先度（最大64段階）を書き込みます。

なぜ、わざわざ2種類あるの？

「なんでスタンプが2つもあるの？統一すればいいのに！」って思いますよね。

理由はシンプルで、「通る世界（L2とL3）が違うから」です。
社内LAN（L2スイッチ）は、高速だけど複雑な処理は苦手なので、シンプルに3ビット（8段階）のスタンプを見てパケットをさばきます。一方、インターネットや巨大なWAN（L3ルーター）は、世界中を旅する中でより高度な制御が必要なため、6ビット（64段階）の細かいスタンプを見て交通整理をします。

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3. マッピング設計の核心：通訳の仕事

さて、ここからが本題です。
社内（L2スイッチ）を「PCP = 5（音声通話だ！）」というスタンプで元気よく走ってきたパケットが、ルーターを越えてL3の世界へ飛び出すとき、あるいはその逆のとき、どうなるでしょうか？

L2の世界からL3の世界へバトンタッチするとき、スイッチやルーターは「L2のスタンプ（PCP）」を「L3のスタンプ（DSCP）」へ、あるいはその逆へと「翻訳（マッピング）」してあげる必要があります。

これを怠ると、社内では大事に扱われていた音声パケットが、ルーターを越えた瞬間に「おや、見慣れないスタンプだな。一番後ろの普通の荷物に混ぜちゃえ！」と扱われ、音声が途切れる原因になってしまいます。

代表的なQoSクラスの割り当て例

実務の現場では、次のような対応表（ポリシー）を設計するのが一般的です。

| ランク（意味合い） | L2: PCP (802.1p) | L3: DSCP値 | 代表的なトラフィック |
| :— | :— | :— | :— |
| 最高優先 (Voice) | 5 | EF (46) | IP電話、リアルタイム音声 |
| 重要データ (Video)| 4 | AF41 (34) | Web会議、動画配信 |
| 制御トラフィック | 6 または 7 | CS6 または CS7 | ルーティングプロトコル (OSPF等) |
| 標準 (Best Effort)| 0 | DF (0) | Web閲覧、メール、ファイル共有 |

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4. 【実務設定例】Cisco機器でのマッピング実装

それでは、実際のネットワーク機器（Cisco Catalystスイッチなど）では、どのようにこのマッピングを設計・設定するのかを見ていきましょう。

実務では、信頼性の高い「モジュラーQoS CLI（MQC）」という仕組みを使ってポリシーを定義します。以下の設定例は、L2のPCP値を受け取った際に、適切なL3のDSCP値へと書き換える（信頼してマッピングする）ための設定です。

! ==========================================
! 1. クラスマップの定義：どんなパケットを対象にするか
! ==========================================
! 音声トラフィック（L2のPCP値が5のもの）をマッチさせます
class-map match-all CLASS-VOICE
 match cos 5

! ビデオトラフィック（L2のPCP値が4のもの）をマッチさせます
class-map match-all CLASS-VIDEO
 match cos 4


! ==========================================
! 2. ポリシーマップの定義：マッチしたパケットにどう処理をするか
! ==========================================
policy-map POLICY-QOS-INBOUND
  ! 音声パケットに対するアクション
  class CLASS-VOICE
    ! L3のDSCP値を EF ( Expedited Forwarding = 46 ) に書き換える
    set dscp ef
    
  ! ビデオパケットに対するアクション
  class CLASS-VIDEO
    ! L3のDSCP値を AF41 ( 34 ) に書き換える
    set dscp af41
    
  ! その他すべてのパケットはベストエフォート(Default)とする
  class class-default
    set dscp default


! ==========================================
! 3. インターフェイスへの適用：どのポートでこのルールを有効にするか
! ==========================================
interface GigabitEthernet0/1
 description IP電話機や無線APが接続されるエッジポート
 ! 受信したトラフィックに対して先ほどのQoSポリシーを適用する
 service-policy input POLICY-QOS-INBOUND

設定のポイント

match cos 5 で、L2ヘッダーのPCP値が 5 のパケットを捕まえています。
set dscp ef によって、L2の世界からやってきたパケットのスタンプを、L3の世界標準である EF （最優先を示すDSCP値）に塗り替えています。
これにより、社内ネットワークからルーター網へパケットが旅立つ際も、優先度が正しく引き継がれるようになるのです。

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5. まとめ：トラブルを防ぐための設計の心得

L2のCoSとL3のDSCPのマッピング設計は、一見するとただの「数字の読み替え」に見えますが、ネットワーク全体の品質を左右する非常に重要なエンジニアリングです。

現場で設計する際は、以下のポイントを必ず心掛けましょう。
1. 社内全体でポリシーを統一する：部署やフロアによって「PCPの5は音声、いや動画だ」などとバラバラだと、ルーターが混乱してしまいます。
2. エンドツーエンド（端末から宛先まで）で考える：途中のスイッチやルーターでQoS設定が抜け落ちている場所（信頼境界線のミス）がないか、パケットの流れを紙に書いてシミュレーションしましょう。

最初は複雑に思えるQoSやマッピングですが、「荷物に正しいスタンプを押して、優先道路へ案内する」という現実世界のルールに置き換えれば、ぐっと分かりやすくなったのではないでしょうか？

ぜひ、あなたの身近なネットワーク環境や検証環境でも、このマッピングの仕組みを意識してみてくださいね。それでは、次回のインフラ解説もお楽しみに！