MPLS (multi-protocol label switching)

Multi-Protocol Label Switching (MPLS) ist eine Technologie, deren Konzept auf der Übermittlung von IP-Daten über ATM basiert. Mit MPLS lassen sich komplexe vermaschte virtuelle Verbindungen (VC) für einzelne Virtual Private Networks (VPN) umgehen und tausende von VPNs auf vorhandener Technik aufbauen.


Die MPLS-Technologie dient der Erhöhung der Leistungsfähigkeit von Weitverkehrsnetzen und soll dazu beitragen, den stark wachsenden IP-Verkehr zu bewältigen. Des Weiteren wird die Dienstgüte in IP-Netzen bereitgestellt und der Transport von Echtzeitdaten über paketbasierte Netze vereinfacht.

Das MPLS-Switching ist von der Internet Engineering Task Force (IETF) standardisiert und bietet ein vereinfachtes Management und eine verbesserte Organisation des Datenverkehrs in Internetworking-Systemen und VPNs sowie die Unterstützung von skalierbaren und verwaltbaren QoS-Anwendungen. Mit MPLS lässt sich jeder Anwendung eine differenzierte Dienstgüte zuordnen.

Das Label-Switching

Die technische Basis von des MPLS-Switching ist ein Label-basierter Weiterleitungsmechanismus. Dem Verfahren nach werden die IP-Pakete entsprechend ihrer Priorität mit Etiketten, sogenannten Labels, versehen und über einen Label Switched Path (LSP) übertragen. MPLS weist den Datenpaketen beispielsweise Verbindungen mit der erforderlichen Bandbreite zu und räumt ihnen Vorrang vor weniger wichtigen Daten ein.

Label-Information bei MPLS

Label-Information bei MPLS

Die Zuordnung eines Datenpaketes zu einem Stream wird beim MPLS-Switching nur bei Eintritt in das Netzwerk durchgeführt. Wenn ein Datenpaket zum nächsten Knoten gesendet wird, wird das Label mitgeschickt. Dadurch ist bei den nächsten Knoten keine Analyse der Layer-3-Information mehr erforderlich. Das Label wird als Tabellenindex genutzt, in dem der nächste Knoten und ein neues Label definiert sind. Das alte Label wird ersetzt und das Datenpaket zum nächsten Knoten gesendet. Am Ende des Netzwerkes werden die eingehenden Labels aus den Datenpaketen ausgewählt und verarbeitet.

Die Komponenten des MPLS-Netzwerks

Aufbau eines MPLS-Netzwerkes

Aufbau eines MPLS-Netzwerkes

Die zentralen Komponenten eines MPLS-Netzwerks sind die Label Switch Router (LSR). Sie teilen die zu transportierenden IP-Datagramme in Forwarding Equivalence Classes (FEC) ein, wobei sie sich an den Layer-3-Zieladressen und anderen Merkmalen (Labels) orientieren. Anhand der Labels leiten die nachgeschalteten Router die ankommenden Datenpakete weiter. Dieser Prozess wird als Label-Switching bezeichnet.

Der erste LSR-Router in einem MPLS-Netz ist der Ingress Label Switch Router, der letzte der Egress Label Switch Router. Der gesamte Pfad zwischen Ingress Label Switch Router und Egress Label Switch Router heißt Label Switched Path (LSP).

MPLS-Protokolle und -Header

MPLS-Datenrahmen

MPLS-Datenrahmen

Die IETF hat für die Zuweisung der Labels zwei Signalisierungsprotokolle vorgesehen: das für MPLS entwickelte Label Distribution Protocol (LDP) mit Constraint Routing LDP (CR-LDP) sowie das um Traffic-Engineering (TE) ergänzte Resource Reservation Protocol (RSVP-TE).

Der MPLS-Header besteht aus dem 20 Bit umfassenden Datenfeld Label Value, das die Basis für die Weiterleitung der Datenpakete durch das MPLS-Netz bildet. Dieser Wert dient als Index in der Weiterleitungstabelle. Diesem Datenfeld folgt das 3 Bit lange Exp-Datenfeld, was für Experimental Bits steht, und das normalerweise Diffserv unterstützt. Das folgende 1 Bit umfassende S-Datenfeld (Stack-Bit) zeigt an, dass der untere Boden des Stapels erreicht ist. Und das 8 Bit umfassende Time-to-Live-Feld schützt das MPLS-Netz gegen eine Schleifenbildung. Es wird bei jedem Hop dekrementiert.

Die komplette MPLS-Architektur ist in den RFCs 3031 und 3032 beschrieben.

Informationen zum Artikel
Deutsch:
Englisch: multi-protocol label switching - MPLS
Veröffentlicht: 13.10.2014
Wörter: 512
Tags: #Routingprotokolle
Links: Äquivalenz, ATM (asynchronous transfer mode), Bandbreite, Bit (binary digit), CR-LDP (constraint routing LDP)