MPLS

MPLS (Multi-Protocol Label Switching, RFC 3031) — технология передачи данных по меткам, а не по IP-адресам. Работает между L2 и L3 (иногда называют «Layer 2.5»). Основа магистральных провайдерских сетей (backbone), корпоративных WAN, MPLS VPN, VPLS. Изобретена Cisco/IETF в конце 90-х.

Идея

Обычная IP-маршрутизация: каждый роутер смотрит destination-IP, находит в таблице лучший маршрут (longest prefix match) — дорогая операция.

MPLS: пакету добавляется короткая метка (label). Роутеры смотрят только метку, свапают её и пересылают — тупой быстрый lookup. Метки короче IP → таблица меньше, поиск быстрее.

Заголовок

 0                   1                   2                   3
 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
|              Label (20 bits)          | TC  |S|      TTL      |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

• Label — 20 бит, значение 0-1048575. Первые 16 зарезервированы.
• TC — Traffic Class (QoS), 3 бита.
• S — Bottom of Stack, 1 бит. Метки можно вкладывать (label stack).
• TTL — 8 бит, как в IP.

Итого 4 байта. Может быть много меток подряд — label stack.

LSR и LER

• LSR (Label Switch Router) — внутренние маршрутизаторы, свапают метки.
• LER (Label Edge Router) — на границе MPLS-домена. Ingress-LER навешивает метку, egress-LER снимает.

Life of a packet

1. Пакет входит в MPLS-сеть на Ingress LER.
2. LER классифицирует пакет по FEC (Forwarding Equivalence Class) — «куда идёт группа пакетов». Обычно FEC = destination-IP-префикс.
3. LER навешивает метку соответствующую FEC → пакет.
4. Пакет идёт через LSR'ы. Каждый LSR смотрит метку, находит в LFIB (Label Forwarding Information Base): «эта метка → замени на такую, отправь через такой интерфейс».
5. На Egress LER метка снимается (PHP — Penultimate Hop Popping — часто снимается за один хоп до конца).
6. Пакет идёт обычным IP-routing'ом дальше.

Label distribution

Как роутеры узнают какие метки использовать? Через протоколы распределения меток:

MPLS VPN — L3VPN

Классический use-case провайдера. Провайдер продаёт «MPLS VPN» — соединяет несколько офисов клиента изолированно от других:

Client A office 1 ──┐               ┌── Client A office 2
                    │  Provider     │
Client B office 1 ──┼── MPLS ──────┼── Client B office 2
                    │  Backbone     │
Client C office 1 ──┘               └── Client C office 2

Технически: VRF (Virtual Routing and Forwarding) — отдельная routing-таблица per клиент. Метки MPLS + MP-BGP для передачи маршрутов VRF-к-VRF. Обозначается как «L3VPN» или «RFC 4364».

VPLS — L2VPN

VPLS (Virtual Private LAN Service) — провайдер эмулирует один Ethernet между разбросанными офисами клиента. Клиент видит «один LAN» — MAC'и с других офисов доступны напрямую. Реализуется через MPLS pseudowires.

Traffic Engineering

MPLS-TE — можно принудительно направить трафик по конкретному пути (не по кратчайшему IGP), учитывая полосу, задержку, требования резервирования. Классика для провайдеров с мультипутями:

• «90% VoIP-трафика → через low-latency путь через ДЦ 1».
• «Резервный путь: если основной упал — за 50 мс переключиться на backup через ДЦ 2».

MPLS vs IP vs Ethernet

Кто использует

• Провайдеры интернета — все крупные (Ростелеком, МТС, Vodafone, AT&T, Verizon).
• Корпоративные WAN — банки, ритейл, госкомпании.
• Data center backbones — до появления EVPN/VXLAN.

Будущее — Segment Routing

MPLS постепенно вытесняется Segment Routing (SR):

• SR-MPLS — использует MPLS-labels как «сегменты», но без LDP/RSVP-TE — путь целиком закодирован в стеке.
• SRv6 — то же самое, но метки заменены на IPv6-адреса. Не требует MPLS вообще.

См. также

• BGP, VXLAN, GRE
• OSPF, AS