MPLS

Was ist MPLS?

Multi-Protocol Label Switching (MPLS), vorgeschlagen von der IETF, ist eine schnelle und hocheffiziente Datenkommunikationstechnologie, die den Label-Austausch in das Protokoll einbringt. Multi-Protocol bedeutet, dass MPLS mehrere Netzwerkschichtprotokolle unterstützt und mit verschiedenen Sicherungsschichttechnologien kompatibel ist. Label Switching bedeutet: Nachdem Daten in die MPLS-Domäne gelangen, wird die Label-Nummer in die zweite und dritte Schicht eingefügt, sodass die Router in der Domäne beim Weiterleiten des Datenpakets anhand der Label-Nummer auf Basis der 2,5-Schicht nur eine lokale LFIB-Tabelle (Label Forwarding Information Database) abfragen müssen. MPLS migriert die verbindungslosen Dienste zu verbindungsorientierten Diensten. Label Switching, Steuerung und Weiterleitungsverteilung sind zwei kritische Technologien von MPLS.

Wie funktioniert MPLS?

Bedienfeld

Im MPLS-Netzwerk startet MPLS das private Cisco TDP oder das öffentliche LDP, und Nachbarschaftsbeziehungen zwischen direkt verbundenen Geräten werden aufgebaut.

LDP arbeitet auf Basis von UDP- und CP646-Ports. Es sendet Multicast-Hello-Pakete über UDP, um Nachbarn zu erkennen. Nach dem Erfassen der IP-Adressen der Nachbarn werden TCP-Verbindungen mit den direkt verbundenen Nachbarn aufgebaut. Die Loopback-Adresse wird häufig verwendet, um TCP-Verbindungen herzustellen und zuverlässige Beziehungen aufrechtzuerhalten. Anschließend wird die Routen-ID, die die Loopback-Adresse konfiguriert, als MPLS festgelegt. 

Eine Nachbartabelle wird generiert, nachdem die Nachbarschaft erfolgreich eingerichtet wurde. LDP generiert Labels basierend auf den aus der FIB gelernten Routing-Listen.

Die Zahlen der Labels werden in lokalen LIB-Tabellen (Label-Informationsdatenbank) gespeichert. Da die LIB-Tabelle von Nachbarn gemeinsam genutzt wird, umfasst die LIB-Tabelle die Label-Nummern, die vom lokalen Gerät und seinen Nachbarn für jedes Routing verteilt werden.

Geräte, auf denen MPLS-Protokolle ausgeführt werden, kombinieren LIB mit FIB und erzeugen anschließend LFIB-Tabellen für die Beziehung zwischen Label-Nummern und dem optimalen Pfad (Label Forwarding Information Database).

Datenpanel

Wenn Datenverkehr von den RTA-Geräten in RTB-Geräte eintritt, fragt er die FIB-Tabelle ab. Die zugehörige Labelnummer bestätigt direkt, ob die Labels gesetzt werden. Nach dem Erreichen des RTC-Geräts wird der Datenverkehr anhand der LFIB-Tabelle weitergeleitet, wenn Labels gesetzt sind. Andernfalls wird er anhand der FIB-Tabelle weitergeleitet. 

Was sind die Vorteile von MPLS?

Hohe Geschwindigkeit und hohe Effizienz: MPLS erspart den Aufwand komplexer Routingtabellenabfragen, indem Pakete für eine schnelle Weiterleitung gekennzeichnet werden. Die Datenübertragung ist schneller und effizienter.

Agile Kompatibilität: MPLS kann mehrere Arten von Netzwerken und Protokollen verbinden, ob IPv4, IPv6, Ethernet oder ATM, und nahtlos funktionieren. Außerdem kann es Serveranbietern helfen, Kompatibilitätsprobleme zwischen verschiedenen Technologien zu lösen.

Hohe Zuverlässigkeit: MPLS verfügt über integrierte Redundanz (z. B. schnelles Umleiten). Wenn eine Verbindung ausfällt, schaltet der Netzwerkdienst auf den redundanten Pfad um und gewährleistet so einen unterbrechungsfreien Betrieb.

Bessere Leistung und geringe Latenz: MPLS passt sich latenzkritischen Anwendungen wie Audio, Video oder geschäftskritischen Unternehmensdaten an. Das Netzwerk kann QoS durch MPLS ermöglichen. Durch die Optimierung von Pfaden und das Festlegen von Prioritäten bietet MPLS eine bessere Übertragungsleistung.

Unterstützung von Traffic Engineering: Je nach spezifischen Anforderungen kann man den Übertragungs-Patch steuern, Breitband ordnungsgemäß zuweisen und Netzwerküberlastungen vermeiden.

VPN und skalierbar: MPLS unterstützt die Einrichtung des virtuellen privaten Netzwerks (VPN) und einer virtuellen Standleitung, sodass Unternehmen Netzwerke einfach skalieren können. Organisationen können außerdem Breitband nach Bedarf erwerben und Netzwerkressourcen flexibel anpassen.

Was sind die Nachteile von MPLS?

MPLS ist im Vergleich zu regulären Netzwerkdiensten kostspielig. LSP muss von MLSP-Anbietern oder Organisationen konfiguriert werden, die MPLS einsetzen, was bei der Einrichtung komplexer privater Pfade in großen Netzwerken zeitaufwendig ist. Diese Nachteile hindern Organisationen daran, Netzwerke innerhalb begrenzter Zeit zu skalieren. MPLS verwendet keine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, wodurch es anfällig für Netzwerkangriffe ist. Jeder Angreifer, der Pakete im MPLS-Pfad abfängt, kann die Pakete im Klartext lesen. Außerdem sind Organisationen, die von Cloud-Diensten abhängig sind, nicht auf bestimmte Server zugreifen können, auf denen Daten und Anwendungen gespeichert sind, und können daher möglicherweise keine direkten Netzwerkverbindungen zu ihren Cloud-Servern aufbauen.