问题描述

早期广域网常用的数据链路层协议包括 PPP、HDLC、ATM 等。在 90 年代中期，互联网流量的快速增长，随着全网 IP 化的演进，基于 IP 技术的 Internet 快速普及，但基于最长匹配算法的 IP 技术必须依赖路由器查询路由表来完成转发，但由于硬件技术而转发性能低，所以基于路由器查表转发的 IP 技术的转发性能成为当时限制网络发展的瓶颈；

传统的 IP 转发采用的是逐跳转发：所有路由器需要知道全网的路由；IP-Header 不定长，处理效率低；传统 IP-Forwarding 是面向无连接（不会提前计算转发路径）的，无法提供较好的端到端 QoS 保证；数据报文经过每一台路由器，都要被解封装查看报文网络层信息，然后根据路由最长匹配原则查找路由表指导报文转发。各路由器重复进行解封装查找路由表和再封装的过程，所以转发性能低；

解决方案

MPLS（Multiprotocol Label Switching，多协议标记交换），起源于 IPv4，其核心技术可扩展到多种网络协议，包括 IPv6、IPX、Appletalk、DECnet、CLNP 等。MPLS 的 Multiprotocol 指的就是支持多种网络协议；

最初：为了提高路由器的转发速度而提出的。与传统 IP-Routing 相比，它在数据转发时，只在网络边缘解析 IP-Header（而非在每一跳都解析），后续节点只基于标签转发，减少软件处理流程节约了处理时间；

现在：随着路由器性能的提升，路由查找速度已经不是阻碍网络发展的瓶颈，这使得 MPLS 在提高转发速度方面不再具备明显的优势。但是 MPLS 支持多层标签和转发平面面向连接的特性，使其在 VPN、TE、QoS 等方面得到广泛应用；

原理简述

在 MPLS 中，节点运行 OSPF（或其他路由协议）、LDP（标签分发协议），每个路由都有标签。在 MPLS Domain 中，路由器会为数据包添加标签（在数据链路层和网络层间），每一跳会进行标签转换（成为另一个标签），然后进行路由转发，而无需查找路由表；

在 TCP/IP 中，MPLS 在 L2 和 L3 间增加额外的 MPLS-Label（标签是个短而定长且仅具有本地意义的标识符），设备通过解析 MPLS-Lable 完成数据转发；

特性特征

MPLS VPN 的主要优点包括但不限于以下几项：

1）实现“一点接入，全网连通”，支持异种介质的互连。而不像传统专线那样在每一对用户设备间采用同样的介质连接，可方便地提供普遍服务；
2）实现“弹性带宽”，采用流量监管技术，在保证用户基本带宽的同时，对突发流量尽力而为，同时基本带宽也可以“软扩容”，即根据用户的需求在一个范围内连续选择；
3）在资源隔离或隧道绑定的 MPLS VPN 技术保证下，充分保证每个 VPN 的专有带宽，满足各类业务有不同的用户，不同的流量模型，不同的 QoS 要求；

高效：MPLS 标签指导报文转发的过程中，使用本地标签查找替代传统 IP 转发的路由查找，大大提高转发效率；
灵活：MPLS 转发过程中使用的标签，既可以通过手工静态配置，又可以通过动态标签分发协议分配；
多协议支持：鉴于 MPLS-Header 在 LAYER-3-HEADER 前，所以能够向所有网络层提供服务；
MPLS 是种 IP 骨干网技术。MPLS 也是种隧道技术，在 IP 路由和控制协议的基础上，向网络层提供面向连接的交换，能够提供较好的 QoS 保证；
根据部署的不同，MPLS VPN 可分为 MPLS L2 VPN 或者 MPLS L3 VPN；

应用场景

目前，MPLS VPN 的主要应用包括企业互连和虚拟业务网络；

企业互连应用

可通过 MPLS VPN 将分布在各地的分支机构、出差员工、合作伙伴的 IP-Network 连接在一起；

MPLS VPN，该网络一般由运营商搭建，VPN 用户购买 VPN 服务来实现用户网络间（分公司和总公司）的路由传递、数据互通等。企业可以自建 MPLS 专网，也可以通过租用运营商 MPLS 专网的方式获得 MPLS VPN 接入服务；

虚拟业务网络

可在同一物理网络上运行多种业务，如 VoIP、IPTV 等，为每个业务建立独立 VPN，实现业务隔离；

参考文献

Multiprotocol Label Switching – Wikipedia