MPLS (Multi Protocol Label Switching)

MPLS(Multiprotocol Label Switching)는 긴 네트워크 주소가 아닌 짧은 경로 라벨을 기반으로 한 노드에서 다음 노드로 데이터를 지시하여 라우팅 테이블에서 복잡한 조회를 방지하고 트래픽 흐름을 가속하는 통신 네트워크의 라우팅 기법이다. 라벨은 엔드포인트가 아닌 원거리 노드 사이의 가상 링크를 식별한다. MPLS는 다양한 네트워크 프로토콜의 패킷을 캡슐화할 수 있으며, 따라서 그것의 이름에 멀티프로토콜 참조가 있다. MPLS는 T1/E1, ATM, 프레임 릴레이, DSL 등 다양한 액세스 기술을 지원한다.


역할 및 기능
MPLS 네트워크에서, 데이터 패킷은 라벨을 할당 받는다. MPLS는 확장 가능하고 프로토콜에 독립적이다. 패킷 전달 결정은 패킷 자체를 검토할 필요 없이 이 라벨의 내용에만 따라 이루어진다. MPLS는 일반적으로 OSI Layer 2와 Layer 3 의 전통적인 정의 사이에 있는 것으로 간주되는 계층에서 작동하며, 따라서 종종 계층 2.5 프로토콜로 불린다. 그것은 데이터그램 서비스 모델을 제공하는 회로 기반 클라이언트와 패킷 교환 클라이언트 모두에게 통일된 데이터 전송 서비스를 제공하도록 설계되었다. IP 패킷뿐만 아니라 네이티브 ATM, SONET, 이더넷 프레임을 포함한 많은 다른 종류의 트래픽을 전달하는 데 사용될 수 있다. 이것은 어떤 종류의 전송매체에서든 어떤 프로토콜이든 엔드투엔드 회로를 만들 수 있게 한다. 주된 이점은 비동기 전송 모드, 프레임 릴레이, 동기 광학 네트워킹 또는 이더넷과 같은 특정 OSI 모델 데이터 링크 계층 기술에 대한 의존성을 없애고, 여러 계층-2 네트워크가 서로 다른 유형의 트래픽을 만족시킬 필요성을 제거하는 것이다. 멀티프로토콜 라벨 스위칭은 패킷 교환 네트워크 제품군에 속한다. 이전에는 프레임 릴레이와 ATM과 같은 본질적으로 동일한 목표를 가지고 많은 다른 기술들이 배치되었다. 프레임 릴레이와 ATM은 네트워크 전체에 프레임이나 셀을 이동시키기 위해 라벨을 사용한다. 프레임 릴레이 프레임과 ATM 셀의 헤더는 프레임 또는 셀이 상주하는 가상 회로를 가리킨다. 프레임 릴레이, ATM, MPLS의 유사성은 네트워크 전체의 각 홉에서 헤더의 라벨 값이 변경된다는 것이다. 이것은 IP 패킷의 포워딩과는 다르다. MPLS 기술은 ATM의 장단점을 염두에 두고 발전했다. 많은 네트워크 엔지니어들은 ATM을 가변 길이 프레임에 연결 지향적인 서비스를 제공하면서 오버헤드가 덜 필요한 프로토콜로 대체해야 한다는 데 동의한다. MPLS는 현재 시장에서 이러한 기술들 중 일부를 대체하고 있다. MPLS는 향후 이러한 기술을 완전히 대체하여 현재와 미래의 기술 수요에 맞춰 조정할 가능성이 크다.특히 MPLS는 ATM의 셀 교환 및 신호 프로토콜 수화물과 함께 폐기한다. MPLS는 현대의 광학 네트워크가 매우 빠르기 때문에 풀 길이 1500 바이트 패킷도 큰 실시간 대기열 지연을 일으키지 않을 정도로 현대 네트워크의 핵심에 소형 ATM 셀이 필요하지 않다고 인식하고 있다.그는 그러한 지연을 줄일 필요가 ATM의 셀 본성에 대한 동기였다. 동시에, MPLS는 대규모 네트워크 구축에 있어 프레임 릴레이와 ATM을 매력적으로 만든 트래픽 엔지니어링과 대역 외 제어의 보존을 시도한다.


레이블 에지 라우터
라벨 에지 라우터는 MPLS 네트워크의 가장자리에서 작동하며 네트워크의 입출국 지점 역할을 하는 라우터다. LER은 수신 패킷에 MPLS 라벨을 밀어넣고 송신 패킷에서 그것을 푸시한다. 대신에, Penultimate 홉 팝핑 아래에서 이 기능은 LER에 직접 연결된 LSR에 의해 수행될 수 있다. IP 데이터그램을 MPLS 도메인으로 전달할 때, LER은 라우팅 정보를 사용하여 부착할 적절한 라벨을 결정하고 그에 따라 패킷에 라벨을 붙인 다음, 라벨이 붙은 패킷을 MPLS 도메인으로 포워드 한다. 마찬가지로, MPLS 도메인을 종료할 운명인 라벨이 붙은 패킷을 받으면, LER은 라벨을 떼어내고 정상적인 IP 전달 규칙을 사용하여 결과 IP 패킷을 전달한다.

라벨 스위치 라우터
라벨에 의해서만 라우팅을 실시하는 MPLS 라우터를 LSR(Label Switch Router) 또는 트랜짓 라우터라고 한다. 이것은 MPLS 네트워크 중간에 위치한 라우터의 한 종류다. 패킷 라우팅에 사용되는 라벨의 교환을 담당한다. LSR이 패킷을 수신할 때, 그것은 패킷 헤더에 포함된 라벨을 인덱스로 사용하여 LSP(Label-Switched Path)의 다음 홉과 룩업 테이블에서 패킷에 대한 해당 라벨을 결정한다. 그런 다음 패킷이 앞으로 라우팅되기 전에 이전 라벨을 헤더에서 제거하고 새 라벨로 교체한다.

레이블 교환 경로
LSP(Label-Switched Path)는 네트워크 기반 IP 가상 사설 네트워크를 만들거나 네트워크를 통해 지정된 경로를 따라 트래픽을 라우트하는 등 다양한 목적으로 네트워크 사업자가 설정한다. 많은 점에서 LSP는 ATM 또는 프레임 릴레이 네트워크의 영구 가상 회로(PVC)와 다르지 않다. 단, 특정 계층 2 기술에 의존하지 않는다는 점을 제외한다.

공급자 라우터
MPLS 기반 VPN(Virtual Private Network)의 특정 맥락에서 VPN으로 수신 및 송신 라우터로 기능하는 LER을 흔히 Provider Edge 라우터라고 한다.
중계 라우터로서만 기능하는 장치를 유사하게 공급자 라우터라고 한다. P 라우터의 작업은 PE 라우터의 작업보다 상당히 쉬워서, 그것들은 덜 복잡할 수 있고 이것 때문에 더 신뢰할 수 있을 것이다.

레이블 분배 프로토콜
라벨은 라벨 분배 프로토콜을 사용하여 LER과 LSR 사이에 배포된다. MPLS 네트워크의 LSR은 정기적으로 표준화된 절차를 사용하여 서로 라벨 및 도달 가능성 정보를 교환하여 패킷 전달에 사용할 수 있도록 네트워크의 전체 그림을 구축한다.

라우팅
라벨이 부착되지 않은 패킷이 수신 라우터에 들어가 MPLS 터널로 전달되어야 할 때, 라우터는 먼저 패킷에 대한 포워딩 동등성 클래스를 결정한 다음 패킷의 새로 생성된 MPLS 헤더에 하나 이상의 라벨을 삽입한다. 패킷은 이 터널을 위해 다음 홉 라우터로 전달된다. MPLS 헤더는 OSI 모델의 네트워크 계층 헤더와 링크 계층 헤더 사이에 추가된다. MPLS 라우터에 의해 라벨이 표시된 패킷이 수신되면, 맨 위 라벨이 검사된다. 라벨의 내용에 따라 패킷의 라벨 스택에서 스왑, 푸시 또는 팝 작업이 수행된다. 라우터는 수신 패킷의 최상위 라벨에 근거하여 어떤 종류의 작업을 해야 하는지를 알려주는 사전 구축된 조회 표를 가지고 있어서 패킷을 매우 빠르게 처리할 수 있다