多协议标签交换（MPLS）

多协议标签交换（MPLS）是一种用于现代网络中的高级数据包转发技术。与让路由器为每个IP数据包查看复杂的第三层路由表不同，MPLS使用标签来进行转发决策。这些标签在网络中创建了预先定义的高效路径，从而提升了网络的传输速度、可扩展性以及流量管理能力。

注意：MPLS位于OSI模型的第2层（数据链路层）与第3层（网络层）之间，因此它常被称作“第2.5层协议”。

为什么选择MPLS呢？

• 传统的IP路由方式需要经历漫长的查找过程，以在路由表中找到合适的路径。
• MPLS通过为每个数据包分配一个固定长度的短标签，从而简化了转发过程。
• 这样能够确保：数据包的传输速度更快，能够更好地支持服务质量（QoS），同时也有助于进行流量管理和虚拟专用网络（VPN）的管理。

MPLS头部

MPLS头部的长度为32位，它被插入在二层头部与三层头部之间。该头部包含以下字段：

注意：多个标签可以叠加在一起，从而形成一个标签堆栈，从而实现分层路由功能。

MPLS中的关键术语

• 提供商边缘路由器位于MPLS提供商网络边缘的路由器；负责向数据包添加或移除标签。
• 客户边缘路由器位于客户网络边缘的路由器，它负责与PE路由器进行通信。
• 标签切换路由器（Label Switch Router，简称LSR）位于MPLS核心层内的路由器，能够理解并处理各种标签。
• Ingress LSR这是第一个从CE接收数据包并添加MPLS头部的路由器。
• 中级LSR这些路由器会在数据包在MPLS路径上传输过程中更换其标签。
• 出口LSR在MPLS域中，最后一个负责在将数据包发送给CE之前移除MPLS头部的路由器。
• 推、拉、交换“Push”操作用于添加标签；“Pop”操作则用于移除标签。而“Swap”操作则是用新的标签替换现有的标签。

MPLS的工作原理（转发过程）

• 进入阶段（推式）CE向PE（入站LSR）发送一个IP数据包。入站PE会根据目的地分配一个标签，并附加一个MPLS头部。
• 核心阶段（交换）中级LSR仅根据标签来转发数据包。它们会将标签与在它们的标签转发信息库中所定义的新标签进行交换。
• Egress Stage（流行音乐）Egress PE会移除MPLS头部，然后将原始的IP数据包转发给CE路由器。

注意：标签的传输是通过标签分发协议来实现的。

MPLS与VPN

• MPLS能够像VPN那样，将不同客户的流量分开处理。
• 与普通的VPN不同，MPLS并不对数据进行加密处理。
• 相反，它通过将每个客户的流量限制在其指定的标签交换路径内，从而实现流量的隔离。

了解更多关于……的信息VPN与MPLS之间的区别

MPLS的优势

• 更快的数据包转发（基于标签的方式）。
• 支持多种协议（因此被称为“多协议”）。
• 实现流量工程功能（即有效利用资源）。
• 有助于提升服务质量（QoS）。
• 为第3层VPN提供可扩展的支持。
• 具有可靠的循环检测功能（通过TTL实现）。

MPLS的缺点

• 与IP路由相比，其实施成本要高得多。
• 在配置和管理方面存在复杂性。
• 安全性方面，加密的VPN解决方案要优于此类服务。
• 不太适合用于小型网络环境。
• 多协议标签交换（MPLS）路由技术。