MPLS 原理概述

MPLS 概念

MPLS（Multiple protocol Label Switching，多协定标签交换）是一种在 IP 骨干网上利用标签来指导数据报文高速转发的协议，由 IETF （Internet Engineering Task Force，因特网工程服务组）提出。相对于传统的 IP 路由方式，MPLS 提供了一种新的网络交换方式，它将 IP 地址映射为简短且长度固定、只具有本地意义的标签，以标签交换替代 IP 查表，从而显著提升转发效率。

同时，MPLS 的标签机制可以在 IP 网络中构筑一条逻辑上的隧道，而且 MPLS 兼容不同的网络层和链路层协议，因此，MPLS 可以很好的为各种 L2VPN、L3VPN 以及 EVPN 业务提供公网隧道服务。

MPLS 需求场景

在 20 世纪 90 年代中期，随着 IP 网络的快速发展，Internet 数据量急剧增长。由于当时的硬件技术存在限制，基于最长匹配算法的 IP 技术必须使用软件方法查找路由，转发性能低下，所以 IP 的转发性能成为当时限制网络发展的瓶颈。在这种背景下，IETF 提出了 MPLS 协议。MPLS 最初的目的就是为了提升 IP 网络中路由设备的转发速率。

IP 路由与 MPLS 转发方式对比

与传统的 IP 路由方式相比，MPLS 通过以下两种方式提升转发速率：

• 将查找庞大的 IP 路由表转化为简洁的标签交换，显著减少指导报文转发的时间。
• 当报文进入 MPLS 区域之后，只需在位于边缘的入、出节点解析 IP 报文头，封装或解封装标签，而在中间的所有节点上都无需解析 IP 报文头，只进行标签交换，进一步节约了转发报文的处理时间。
  后来，随着 ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）技术的迅速发展，IP 路由表查找逐步改用硬件方法，处理速度大大提高，这使得 MPLS 在提高 IP 网络转发速率方面不再具备明显的优势。
  但是，MPLS 的标签转发本质上是一种隧道技术，它还支持封装多层标签，并且 MPLS 天然兼容多种网络层和链路层协议，因此，MPLS 非常适合在各种 VPN 业务中充当公网隧道。此外，由于 MPLS 的报文转发依靠一条固定的标签交换路径，所以 MPLS 是一种面向连接的转发技术，这使得 MPLS 在流量工程（Traffic Engineering，TE）、QoS 等领域也有着广泛的应用。

MPLS 特征

MPLS 基本概念

FEC

MPLS 是一种分类转发技术，它将具有相同转发处理方式的数据分组归为一类，称为 FEC（Forwarding Equivalence Class，转发等价类）。MPLS 对相同 FEC 的数据分组采取完全相同的处理方式。
FEC 的划分方式非常灵活，可以是源地址、目的地址、源端口、目的端口、协议种类、业务类型等要素的任意组合