MPLS | Multiprotocol
Label Switching

在1990年代，MPLS（多协议标签交换）被创造出来以加速网络连接，至今它仍然是服务提供商、大型数据中心和企业网络的核心技术。本文深入探讨MPLS的基础知识：什么是MPLS？MPLS如何运作？它的优缺点是什么？以及MPLS如何帮助您的公司。

解释 MPLS（多协议标签交换）

什么是MPLS？MPLS（多协议标签交换）是一种数据转发技术，用于加速和管理网络流量。与基于网络地址进行数据路由的其他协议不同，MPLS使用标签路径进行流量路由，从而在私有广域网（WAN）中进行转发。MPLS网络提供安全性和灵活性，构建在一个私有且具有弹性的网络上，可以根据不同站点的需求进行扩展。MPLS提供比标准IP路由更好的传输性能和更高的服务质量（QoS），使其成为需要可靠且强大连接的企业的理想选择，尤其是对于像VoIP和视频会议这样的低延迟敏感应用。“多协议”能力意味着它能够传输各种数据类型，而不依赖于用于组织这些数据的特定协议，从而使其成为一个多功能的解决方案。

MPLS支持在多个网络协议之间进行标签交换。

“多协议标签交换”（Multiprotocol Label Switching）这个名称意味着它可以封装各种网络协议的数据包，如IP、ATM、帧中继（Frame Relay）、SONET和以太网。为了更好地理解MPLS，我们来看看数据是如何在互联网上传输的。通过互联网发送的数据以IP数据包的形式从路由器传输到预定的目的地。为了到达目的地，每个路由器都会进行IP查找（路由），以确定下一个跳点。下一个跳点是根据路由器的路由表来选择的。然后，路由器将数据包转发到下一个跳点，这个过程会持续进行，直到数据包到达目的地。

IP路由使用软件进行IP查找以确定下一个跳点，这会导致较低的转发性能。

使用IP地址和路由表对于大多数互联网应用来说是有效的，但它可能导致较慢的流量转发。另一方面，多协议标签交换采用“标签交换”的方法来处理数据流。标签交换是指系统中的路由器创建一个预定的路径来控制网络流量，从而实现更快的转发。

MPLS通过交换标签而不是执行IP查找，减少了数据包转发所需的时间。

当第一个设备执行路由查找时，它会发现最终目的地路由器以及从“此处”到“彼处”路由器的预定路径，而不是下一个跳点。利用这些信息，路由器会为流量分配一个“标签”。随后，其他路由器将使用该标签来转发流量，而不是进行额外的IP查找。数据包将使用标准的IP路由进行传输，标签将在最终目的地路由器处被移除。

MPLS 是 OSI 模型的第 2 层还是第 3 层？

MPLS被称为2.5层协议，因为它位于OSI模型中的第2层（数据链路层）和第3层（网络层）之间。

MPLS位于第2层和第3层之间，因此被认为是一个2.5层网络协议。

虽然交换是第2层操作，而路由是第3层操作，MPLS使得互联网路由器能够像本地网络交换机一样工作，并可以创建端到端的路径，这些路径表现得像电路交换连接，但仍然传递第3层的IP数据包。MPLS在第2.5层使用标签，减少了第3层资源密集型的查找操作，并帮助创建适用于任何底层协议的转发表。

MPLS 如何工作？

MPLS通过向数据包添加标签，并根据标签上写入的信息将数据包从一个节点路由到下一个节点。

在MPLS网络中，每个数据包都会被分配一个称为转发等效类（FEC）的类别标识。标签交换路径（LSP）指的是数据包可以选择的潜在网络路径。数据包被分配到的路径（LSP）是由其类别（FEC）决定的。所有具有相同FEC的数据包始终走相同的LSP。

每个数据包会附加一个或多个标签，每个标签都有自己的MPLS头，这些头部会被放置在所有其他头部之上。每个数据包的标签提供了一系列的FEC（转发等效类）。路由器可以忽略数据包的IP头和其他头部，而是查看数据包的标签，将其发送到相应的LSP（标签交换路径）。

位于网络边缘的MPLS路由器会在最终用户将流量发送到MPLS网络时，为数据包添加MPLS标签。
MPLS标签由四个部分组成：

MPLS头包含32位（4字节），由四个子部分组成：标签值、实验字段、栈底指示符和生存时间。

前20位 – 标签值:
标签包含MPLS路由器需要的所有信息，以决定将数据包转发到哪里。

接下来的3位 – 实验字段:
实验字段用于确定标记数据包的优先级和在服务质量（QoS）下的显式拥塞通知（ECN）。

接下来的1位 – 栈底指示符:
栈底指示符通知数据包已到达MPLS网络路径的终点，后续没有更多标签需要处理。通常，这表示路由器是出口路由器（egress router）。

8个最后位 – 生存时间（TTL）：
这表示数据包在被丢弃之前可以经过的最大跳数。

MPLS 与 SD-WAN：MPLS 的优缺点

MPLS的优点和缺点

MPLS提供的最大优势是它能够支持和管理多种协议和传输媒介。它可以为各种协议创建LSP（标签交换路径），从IP、以太网、异步传输模式（ATM）到帧中继。
MPLS 的优点：

• 数据通信和实时应用的高可靠性，特别是对低延迟要求的应用。

• 能够为不同数据类型分配特定百分比的带宽。

• 能够在同一个MPLS网络上管理各种语音和数据应用。

• 能够为网络扩展提供更多带宽。

• 流量工程可缓解网络拥塞。

• 为多个站点的组织提供创建IP VPN的能力，无需建立复杂的隧道网。

• 能够管理具有不同优先级和服务级别的各种数据传输类型。

• 对单个流量实施服务质量（QoS）和服务类别（CoS）策略，以确保一致的网络性能。

• MPLS网络管理工具通过一次性在整个WAN上应用设置，使全球范围内的变更更加容易。

• MPLS网络运营中心（NOC）团队提供卓越的客户服务，他们对客户有深刻的了解。

MPLS的缺点：

• 与其他连接选项相比，MPLS可能较为昂贵，因为它旨在保证高带宽、出色的性能和具有竞争力的SLA。

• 部署和维护MPLS私有连接需要大量资源。

• MPLS只能在其部署的专用基础设施中运行。

• MPLS与云系统不兼容，因为它是为点对点连接设计的，这可能限制灵活性和可扩展性。

MPLS与SD-WAN

近年来，业界对SD-WAN的关注度逐渐增加。因此，在大多数IT领导者考虑其WAN架构时，最常见的问题之一是：“SD-WAN与MPLS——哪个更适合我的业务？”

SD-WAN（或SDWAN）应用软件定义网络（SDN）的概念，通过WAN分配网络流量。SD-WAN可以构建一个虚拟网络，该网络与硬件解耦，以连接并集中多个站点。

如果您的业务重视以下几点，那么MPLS将是理想的选择：

• 细粒度的数据包控制：MPLS能够更精确地控制数据包的位置。MPLS网络流量的路由是固定且可预测的，而SD-WAN网络流量的路由可能会有所变化，某些数据包在过程中可能丢失。

• 服务质量（QoS）：MPLS服务的一个常见特性是提供保证的QoS和有SLA支持的专用路由。MPLS能够为关键应用提供比SD-WAN更好的QoS，而SD-WAN采用的是尽力而为的方式，容易受到数据包丢失的影响。

• 实时应用：对于需要低延迟和高可靠性的实时应用，MPLS比SD-WAN更为优选。

• 可预测性：MPLS提供比SD-WAN更具可预测性的路由，因为它需要专用的私有线路连接。

• 零延迟：MPLS是一种“交换”技术，每个路由器通过时几乎没有延迟。而SD-WAN则是在所有经过的路由器上进行路由，这会增加大量的抖动、延迟，并可能导致不对称的情况。

SD-WAN是对以下关注点的组织的有吸引力的替代方案：

• 成本和可扩展性：SD-WAN不依赖于任何单一运营商或连接形式，使得您的WAN成本更低，且更容易扩展。

• 无限带宽：SD-WAN没有内建的带宽限制。

• 灵活的路由：SD-WAN的路由更加灵活。

• SaaS或云应用：SD-WAN与云的集成更为简单。而对于MPLS连接到云，需要建立直接的路径。

考虑EoMPLS伪线方法

随着企业的增长，采用可靠且安全的网络解决方案变得越来越重要。通过我们的全球多协议标签交换（MPLS）解决方案，区域和国际办公室可以大大受益于实时通信、在线协作和云应用。

EoMPLS伪线创建了一个端到端的隧道，用于通过MPLS网络传输以太网封装的流量。

任何MPLS传输（AToM）是基于第二层MPLS驱动的解决方案应用。MPLS不仅能够传输以太网帧，还能支持帧中继和异步传输模式，使其成为一种多功能的技术。通过以太网通过MPLS（EoMPLS）创建伪线，可以模拟单根以太网电缆。这使得服务提供商网络在客户视角下表现得像一根以太网电缆。通过该连接发现的MAC地址是位于EoMPLS伪线另一端的客户设备的地址。从本质上讲，MPLS网络对客户是透明的。

凭借在全球MPLS网络中超过228个接入点（POPs），IPTP Networks在您的公司国际扩展过程中，能够成为您的网络合作伙伴，提供可扩展的广域网访问。

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