MPLS(Multi-Protocol Label Switching)即多協議標記交換,是一種標記(label)機制的包交換技術,通過簡單的2層交換來集成IP Routing 的控制。
MPLS屬于第三代網絡架構,是新一代的IP高速骨干網絡交換標準,由IETF(Internet Engineering Task Force,因特網工程任務組)所提出,由Cisco、ASCEND、3Com等網絡設備大廠所主導。
MPLS是集成式的IP Over ATM技術,即在Frame Relay及ATM Switch上結合路由功能,數據包通過虛擬電路來傳送,只須在OSI第二層(數據鏈結層)執行硬件式交換(取代第三層(網絡層)軟件式routing),它整合了IP選徑與第二層標記交換為單一的系統,因此可以解決Internet路由的問題,使數據包傳送的延遲時間減短,增加網絡傳輸的速度,更適合多媒體訊息的傳送。因此,MPLS最大技術特色為可以指定數據包傳送的先后順序。MPLS使用標記交換(Label Switching),網絡路由器只需要判別標記后即可進行轉送處理。
MPLS的運作原理是提供每個IP數據包一個標記,并由此決定數據包的路徑以及優先級。與MPLS兼容的路由器(Router),在將數據包轉送到其路徑前,僅讀取數據包標記,無須讀取每個數據包的IP地址以及標頭(因此網絡速度便會加快),然后將所傳送的數據包置于Frame Relay或ATM的虛擬電路上,并迅速將數據包傳送至終點的路由器,進而減少數據包的延遲,同時由Frame Relay及ATM交換器所提供的QoS(Quality of Service)對所傳送的數據包加以分級,因而大幅提升網絡服務品質提供更多樣化的服務。
對IPOA(IP OVER ATM)的改進是MPLS產生的源動力。目前MPLS還沒有成為最后正式的標準,在MPLS成為標準的過程中,許多公司都推出了自己的標記技術,比如CISCO公司的Tag交換技術。
MPLS中涉及了很多基本的概念:
1.FEC(轉發等價類)
MPLS實際上是一種分類轉發的技術,它將具有相同轉發處理方式(目的地相同、使用的轉發路徑相同、具有相同的服務等級等)的分組歸為一類,這種類別就稱為轉發等價類。屬于相同轉發等價類的分組在MPLS網絡中將獲得完全相同的處理。在LDP(后面講到)過程中,各種等價類對應于不同的標記,在MPLS網絡中,各個節點將通過分組的標記來識別分組所屬的轉發等價類。
2.多協議標記交換
(1)多協議
M PLS位于傳統的第二層和第三層協議之間,其上層協議與下層協議可以是當前網絡中的各種協議。如:IPX,APPLETALK等。
(2)標記
一個長度固定,只具有本地意思的標志。它用于唯一地表示一分組所屬的FEC,決定標記分組的轉發方式。
(3)交換
通過FEC的劃分與標記的分配,MPLS的標記在網絡中進行交換,建立一條虛電路。
3.標記棧
是一組標記的級聯。
4.標記分組
包含了MPLS標記封裝的分組。標記可以使用專用的封裝格式,也可以利用現有的鏈路層封裝如:ATM的VCI和VPI。
5.標記交換路由器(LSR)
支持MPLS協議的路由器,是MPLS網絡中的基本元素。
6.標記交換路徑(LSP)
使用MPLS協議建立起來的分組轉發路徑,由標記分組源LSR與目的LSR之間的一系列LSR以及它們之間的鏈路構成,類似于ATM中的虛電路。
7.上游LSR與下游LSR,一個分組由一個路由器發往另一個路由器時,發送方的路由器為上游路由器,接收方為下游路由器。
8.標記信息庫(LIB)
類似于路由表,包含各個標記所對應的各種轉發信息。
9.標記分發協議(LDP)
該協議是MPLS的控制協議,相當于傳統網絡的信令協議,負責FEC的分類,標記的分配,以及分配結果的傳輸及LSP的建立和維護等。
10.標記分發對等實體(LDP PEERS)
進行LDP*作的LSR為標記分發對等實體。
11.標記合并
對于某一相同FEC的標記分組,將不同的入標記替換為相同的一個出標記繼續轉發的過程,減少標記資源的消耗。
12.TLV(Type Length Value)
MPLS消息中的子結構,類似于其它協議中各種消息內的對象。