引言

隨著企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)正面臨流量激增、業(yè)務(wù)多樣化和資源優(yōu)化的多重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)IP路由技術(shù)逐漸顯露出效率瓶頸與靈活性不足的缺陷，而多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）憑借其獨特的標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制與智能化流量管理能力，成為構(gòu)建高效、可靠網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。本文將從技術(shù)原理到應(yīng)用場景，全面解析MPLS如何重塑園區(qū)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)。

什么是MPLS？

MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換）是一種融合二層交換速度與三層路由靈活性的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。其核心思想是通過預(yù)分配的標(biāo)簽（Label）替代傳統(tǒng)IP逐跳查表，數(shù)據(jù)包在進(jìn)入MPLS網(wǎng)絡(luò)時被賦予標(biāo)簽，后續(xù)節(jié)點僅需根據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行快速轉(zhuǎn)發(fā)，大幅提升傳輸效率。

值得注意的是，MPLS的“多協(xié)議”特性使其不僅支持IPv4/IPv6，還可兼容IPX、CLNP等協(xié)議，成為跨協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的通用隧道技術(shù)。

工作原理

標(biāo)簽分配：當(dāng)數(shù)據(jù)包進(jìn)入 MPLS 網(wǎng)絡(luò)時，入口標(biāo)簽邊緣路由器 （LER） 會根據(jù)其目標(biāo)和轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則（稱為轉(zhuǎn)發(fā)等效類或 FEC）分配標(biāo)簽。

標(biāo)簽切換：在 MPLS 核心內(nèi)，標(biāo)簽交換路由器 （LSR） 完全根據(jù)其標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，使用標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)信息庫 （LFIB） 在每個躍點將傳入標(biāo)簽與新標(biāo)簽交換。無需深度數(shù)據(jù)包檢測，從而加快路由速度。

標(biāo)簽堆疊：MPLS 支持每個數(shù)據(jù)包多個標(biāo)簽 — 這一概念稱為標(biāo)簽堆疊。這對于分層路由、VPN 隧道和復(fù)雜的流量工程場景特別有用。

標(biāo)簽移除：當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)出口 LER 時，標(biāo)簽將被移除，并使用標(biāo)準(zhǔn) IP 路由將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到其目標(biāo)。使用 LDP（標(biāo)簽分發(fā)協(xié)議）和 RSVP（資源預(yù)留協(xié)議）等協(xié)議協(xié)調(diào)整個網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)簽分發(fā)，以確保一致性。

標(biāo)簽結(jié)構(gòu)

• MPLS 標(biāo)簽是一個緊湊的 32 位報頭，包含四個關(guān)鍵字段：
• 標(biāo)簽 （20 位） — 標(biāo)識通過 MPLS 網(wǎng)絡(luò)的路徑 （LSP）
• EXP（3 位）— 用于 QoS（服務(wù)質(zhì)量）標(biāo)記或流量優(yōu)先級
• S （1 bit） – 堆棧標(biāo)志的底部;指示這是否是堆棧中的最后一個標(biāo)簽
• TTL（8 位）– 生存時間;通過限制數(shù)據(jù)包的生命周期來防止路由循環(huán)

MPLS 解決了哪些問題？

• 服務(wù)質(zhì)量 （QoS）：MPLS 通過為標(biāo)簽分配具有特定 QoS 策略的標(biāo)簽來支持差異化服務(wù)，非常適合語音和視頻等延遲敏感型流量。
• Traffic：標(biāo)準(zhǔn) IP 協(xié)議通常默認(rèn)為最短路徑路由，這可能會導(dǎo)致?lián)砣PLS 支持顯式路徑選擇，從而提高負(fù)載平衡和資源利用率。
• VPN 啟用：基于 MPLS 的第 3 層和第 2 層 VPN 提供安全、可擴(kuò)展和隔離的多租戶服務(wù)，這對于企業(yè)和運營商網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要。

• 可擴(kuò)展性：通過將轉(zhuǎn)發(fā)與復(fù)雜的路由邏輯分離，MPLS 支持大規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)，同時減少開銷。

MPLS 典型應(yīng)用場景

• ISP 網(wǎng)絡(luò) ： MPLS 是 ISP 網(wǎng)絡(luò)的支柱，可為各種服務(wù)（例如語音、視頻、數(shù)據(jù)）實現(xiàn)高效的流量管理和 QoS。
• MPLS VPN（L3VPN/L2VPN）：為企業(yè)客戶提供邏輯隔離的私有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是運營商的主流 VPN 實現(xiàn)方式。L3VPN （RFC 4364） 為企業(yè)分支機(jī)構(gòu)提供安全、可擴(kuò)展的連接。
• 流量工程：MPLS-TE 通過將流量引導(dǎo)到特定路徑來避免擁塞，從而優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能。
• 城域以太網(wǎng)：MPLS 支持虛擬專用 LAN 服務(wù) （VPLS） 來連接地理位置分散的 LAN。
• 5G 和 IoT：MPLS 確保 5G 回傳和 IoT 應(yīng)用的低延遲、高可靠性傳輸。
• 數(shù)據(jù)中心互連 （DCI）：MPLS 充當(dāng)連接多個數(shù)據(jù)中心的骨干，從而提高跨域通信的性能和可靠性。

AsterNOS：開源生態(tài)下MPLS的創(chuàng)新實踐

開源與商業(yè)能力的融合

盡管社區(qū)版 SONiC 通過模塊化設(shè)計為云數(shù)據(jù)中心提供了開放靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)，但其在復(fù)雜協(xié)議支持上的短板始終制約著企業(yè)級場景的深度應(yīng)用。MPLS社區(qū)版本需依賴第三方擴(kuò)展或定制化開發(fā)，導(dǎo)致功能碎片化、性能不穩(wěn)定，難以滿足金融專網(wǎng)、跨云互聯(lián)等高可靠性需求。盡管社區(qū)版SONiC為云網(wǎng)絡(luò)提供了開放基礎(chǔ)，但其MPLS支持依賴碎片化擴(kuò)展，難以滿足企業(yè)級高可靠需求。

AsterNOS通過自主研發(fā)，提前完成了從控制平面協(xié)議（如LDP）到數(shù)據(jù)平面轉(zhuǎn)發(fā)的全棧MPLS支持，為下一代網(wǎng)絡(luò)部署提供更大的靈活性、可擴(kuò)展性和控制力。

有關(guān)支持的型號如下：

MPLS的未來演進(jìn)

從企業(yè)專網(wǎng)到5G承載，MPLS持續(xù)證明其不可替代性。而隨著AsterNOS等開源解決方案的成熟，MPLS正從“封閉專有”走向“開放融合”，推動網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)向更智能、更經(jīng)濟(jì)的方向演進(jìn)。未來，MPLS與SDN、AIOps技術(shù)的結(jié)合，將進(jìn)一步釋放其潛力，成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心基石。

【參考文獻(xiàn)】

SD-WAN技術(shù)是否會在未來完全取代MPLS專線?

MPLS - MBA智庫百科

SR-MPLS是什么？SR-MPLS是如何工作的？ - 華為