MPLS является масштабируемым и независимым от каких-либо протоколов механизмом передачи данных. В сети, основанной на MPLS, пакетам данных присваиваются метки. Решение о дальнейшей передаче пакета данных другому узлу сети осуществляется только на основании значения присвоенной метки без необходимости изучения самого пакета данных. За счёт этого возможно создание сквозного виртуального канала, независимого от среды передачи и использующего любой протокол передачи данных.
Технология MPLS используется для построения IP-сетей. На практике MPLS используется для передачи трафика IP и Ethernet. Основными областями применения MPLS являются:
На уровне транспортной сети с MPLS конкурируют такие технологии, как PBB и MPLS-TP. С помощью этих технологий также возможно предоставлять услуги L2 VPN и L3 VPN. Также в качестве конкурентной MPLS технологии предлагается использование протокола L2TPv3, однако он не популярен для решения задач, характерных для MPLS.
В 1996 году группа инженеров из фирмы «Ipsilon Networks» разработала «Протокол управления потоком».
Основанная на этом протоколе технология «коммутации IP-пакетов», работающая только поверх упрощенной сети ATM, не получила коммерческого успеха. Фирма «Cisco Systems» разработала похожую технологию «коммутации на основе тегов», не ограниченную передачей поверх сети ATM.
Данная технология, впоследствии переименованная в «коммутацию на основе меток», была закрытой разработкой фирмы «Cisco». Позднее она была передана в специальную комиссию интернет-разработок (IETF) для открытой стандартизации.
Технология MPLS основана на обработке заголовка MPLS, добавляемого к каждому пакету данных. Заголовок MPLS может состоять из одной или нескольких «меток». Несколько записей (меток) в заголовке MPLS называются стеком меток.
| 20 Бит | 3 Бита | 1 Бит | 8 Бит |
|---|---|---|---|
| Label | TC | S | TTL |
В MPLS-маршрутизаторе пакет с MPLS-меткой коммутируется на следующий порт после поиска метки в таблице коммутации вместо поиска по таблице маршрутизации. При разработке MPLS поиск меток и коммутация по меткам выполнялись быстрее, чем поиск по таблице маршрутизации или RIB, так как коммутация может быть выполнена непосредственно на коммутационной фабрике вместо центрального процессора.
Маршрутизаторы, расположенные на входе или выходе MPLS-сети, называются LER. LER на входе в MPLS-сеть добавляют метку MPLS к пакету данных, а LER на выходе из MPLS-сети удаляет метку MPLS из пакета данных. Маршрутизаторы, выполняющие маршрутизацию пакетов данных, основываясь только на значении метки, называются LSR. В некоторых случаях пакет данных, поступивший на порт LER, уже может содержать метку, тогда новый LER добавляет вторую метку в пакет данных.
Метки между LER и LSR распределяются с помощью LDP. Для того, чтобы получить полную картину MPLS-сети, LSR постоянно обмениваются метками и информацией о каждом соседнем узле, используя стандартную процедуру. Виртуальные каналы (туннели), называемые LSP, устанавливаются провайдерами для решения различных задач, например, для организации VPN или для передачи трафика через сеть MPLS по указанному туннелю. Во многом LSP ничем не отличается от PVC в сетях ATM или Frame relay, за исключением того, что LSP не зависят от особенностей технологий канального уровня.
При описании виртуальных частных сетей, основанных на технологии MPLS, LER, расположенные на входе или выходе сети, обычно называются PE-маршрутизаторами, а узлы, работающие как транзитные маршрутизаторы, называются P-маршрутизаторами.
Технология MPLS была разработана для организации единого протокола передачи данных как для приложений с коммутацией каналов, так и приложений с коммутацией пакетов (подразумеваются приложения с датаграммной передачей пакетов). MPLS может быть использован для передачи различного вида трафика, включая IP-пакеты, ячейки ATM, фреймы SONET/SDH и кадры Ethernet.
Для решения идентичных задач ранее были разработаны такие технологии, как Frame Relay и ATM. Многие инженеры считали, что технология ATM будет заменена другими протоколами с меньшими накладными расходами на передачу данных и при этом обеспечивающими передачу пакетов данных переменной длины с установлением соединения между узлами сети. Технология MPLS разрабатывалась с учётом сильных и слабых сторон ATM.
В частности, MPLS обходится без коммутации ячеек и набора сигнальных протоколов, характерных для ATM. При разработке MPLS пришло понимание того, что на уровне ядра современной сети нет необходимости в ячейках ATM маленького фиксированного размера, поскольку современные оптические сети обладают такой большой скоростью передачи данных, что даже пакет данных максимальной длины в 1500 байт испытывает незначительную задержку в очередях буферов коммутационного оборудования.
В то же время в MPLS попытались сохранить механизмы оптимизации и управления трафиком и управления отдельно от передаваемого потока данных, которые сделали технологии Frame relay и ATM привлекательными для внедрения в больших сетях передачи данных.