MPLS出现的背景传统的IP转发采用的是逐跳转发。数据报文经过每一台路由器，都要被解封装查看报文网络层信息，然后根据路由最长匹配原则查找路由表指导报文转发。各路由器重复进行解封装查找路由表和再封装的过程，所以转发性能低。  传统IP路由转发的特点： - 传统IP转发是面向无连接的，无法提供较好的端到端QoS保证。
MPLS的定义MPLS位于TCP/IP协议栈中的链路层和网络层之间，用于向IP层提供连接服务，同时又从链路层得到服务。MPLS以标签交换替代IP转发，标签是一个短而定长的、只具有本地意义的连接标识符，与ATM的VPI/VCI以及Frame Relay的DLCI类似。 MPLS不局限于任何特定的链路层协议，能够使用任意二层介质传输网络分组。MPLS起源于IPv4，其核心技术可扩展到多种网络协议，包括IPv6、IPX、Appletalk、DECnet、CLNP等。MPLS中的Multiprotocol指的就是支持多种网络协议。 由此可见，MPLS并不是一种业务或者应用，它实际上是一种隧道技术，在一定程度上可以保证信息传输的安全性。 MPLS基本概念MPLS术语一系列连续的运行MPLS的网络设备构成了一个MPLS域。 - LSR（Label Switching Router，标签交换路由器）
支持MPLS的路由器（实际上也指支持MPLS的交换机或其他网络设备）。位于MPLS域边缘、连接其它网络的LSR称为边沿路由器LER（Label Edge Router），区域内部的LSR称为核心LSR（Core LSR）。 - FEC（Forwarding Equivalence Class，转发等价类）
是一组具有某些共性的数据流的集合，这些数据流在转发过程中被网络节点以相同方式处理。 - LSP（Label Switched Path，标签交换路径）
是标签报文穿越MPLS网络到达目的地所走的路径。 LSR分类除了根据LSR在MPLS域中的位置进行分类之外，还可以根据对数据处理方式的不同进行分类： - 入站LSR（Ingress LSR）：通常是向IP报文中压入MPLS头部并生成MPLS报文的LSR。
- 中转LSR（Transit LSR）：通常是将MPLS报文进行例如标签置换操作，并将报文继续在MPLS域中转发的LSR
- 出站LSR（Egress LSR）：通常是将MPLS报文中MPLS头部移除，还原为IP报文的LSR。
 MPLS标签标签是一个短而定长的、只具有本地意义的标识符，用于唯一标识一个分组所属的FEC。在某些情况下，例如要进行负载分担，对应一个FEC可能会有多个入标签，但是一台LSR上，一个标签只能代表一个FEC。标签长度为4个字节，封装结构如下图所示。  MPLS报文首部结构❝标签共有4个域： - Exp：3bit，用于扩展。现在通常用做CoS（Class of Service），其作用与Ethernet802.1p的作用类似。
- BoS：1bit，栈底标识。MPLS支持多层标签，即标签嵌套。S值为1时表明为最底层标签。
- TTL：8bit，和IP分组中的TTL（Time To Live）意义相同。
” 标签封装在链路层和网络层之间。这样，标签能够被任意的链路层所支持。标签在分组中的封装位置如下图所示。  标签在分组中的封装位置MPLS标签栈MPLS支持一层或多层标签头部，这些标签头部的有序集合被称为标签栈（Label Stack）。 - 当标签栈中存在多个标签时，这些标签的顺序是非常讲究的：
- 最靠近二层头部的标签是栈顶标签，标签中的S字段为0。
- 最靠近IP头部的标签是栈底标签，标签中的S字段为1。
 标签空间标签是一个短而定长的、只具有本地意义的标识符。标签空间就是指标签的取值范围。标签值的范围及规划如下： | 标签值 | 描述 |
|---|
| 0~15 | 特殊标签值。例如0被定义为IPv4显式空标签（IPv4 Explicit NULL Label），标签值3被定义为隐式空标签（Implicit NULL Label） | | 16~1023 | 用于静态LSP、静态CR-LSP的共享标签空间 | | 1024~1048575 | LDP、RSVP-TE、MP-BGP等动态信令协议的标签空间；动态信令协议的标签空间不是共享的，而是独立且连续的，互不影响 |
MPLS标签的处理标签栈按后进先出方式组织标签，从栈顶开始处理标签。 标签的操作类型包括标签压入（Push）、标签交换（Swap）和 标签弹出（Pop），它们是标签转发的基本动作，是标签转发信息表的组成部分。 - Push：指当IP报文进入MPLS域时，MPLS边界设备在报文二层首部和IP首部之间插入一个新标签；或者MPLS中间设备根据需要，在标签栈顶增加一个新的标签（即标签嵌套封装）。
- Swap：当报文在MPLS域内转发时，根据标签转发表，用下一跳分配的标签，替换MPLS报文的栈顶标签。
- Pop：当报文离开MPLS域时，将MPLS报文的标签去掉；或者MPLS倒数第二跳节点处去掉栈顶标签，减少标签栈中的标签数目。
 MPLS标签的处理MPLS的工作原理MPLS个工作原理主要包含两部分内容： - MPLS的体系结构是指运行MPLS的单个设备内部的独立工作原理。
- MPLS的网络结构是指运行MPLS的多个设备互连的联合工作原理。
MPLS的体系结构MPLS的体系结构由控制平面（Control Plane）和转发平面（Forwarding Plane）组成： - 控制平面是无连接的，主要功能是负责标签的分配、LFIB（标签转发表，Lable Forwarding Information Base）的建立、 LSP（标签交换路径，Label Switched Path）的建立、拆除等工作。
- 转发平面也称为数据平面（Data Plane），是面向连接的，可以使用ATM、Ethernet等二层网络承载，主要功能是对IP包进行标签的添加和删除，同时依据标签转发表对收到的分组进行转发。
 MPLS体系结构示意图使用MPLS转发平面建立以后，设备中已经生成了IP转发表和标签转发表，就可以对于接收到的数据包进行转发，其过程如下图  MPLS转发数据包过程示意图LSP建立原则- 当网络层协议为IP协议时，FEC所对应的路由必须存在于LSR的IP路由表中，否则该FEC的标签转发表项不生效
- LSR用标签标识指定FEC，所以该FEC的数据被发送至LSR时，必须携带正确的标签，才能被LSR正确的处理。
LSP建立方式MPLS需要为报文事先分配好标签，建立一条LSP，才能进行报文转发。LSP分为静态LSP和动态LSP两种。 静态LSP- 静态LSP是用户通过手工为各个FEC分配标签而建立的。
- 静态LSP不使用标签发布协议，不需要交互控制报文，因此消耗资源比较小。
- 通过静态方式建立的LSP不能根据网络拓扑变化动态调整，需要管理员干预。
动态LSP- 标签发布协议是MPLS的控制协议（也可称为信令协议），负责FEC的分类、标签的分发以及LSP的建立和维护等一系列操作。
MPLS标签转发LSR处理报文时主要根据FTN、 NHLFE和ILM。 - FTN（FEC-to-NHLFE）：当LSR收到IP报文并需要进行MPLS转发时使用，FTN只在Ingress存在。
- FTN包括：Tunnel ID、FEC到NHLFE的映射信息。
- 下一跳标签转发表项（Next Hop Label Forwarding Entry）：LSR对报文（MPLS或IP报文）进行MPLS转发时使用，NHLFE在Ingress和Transit存在
- NHLFE包括：Tunnel ID、出接口、下一跳、出标签、标签操作类型等信息。
- 入标签映射（ILM，Incoming Label Map）：用于指导MPLS报文的转发（MPLS或IP转发），ILM只在Transit和Egress存在。
- ILM包括：Tunnel ID、入标签、入接口、标签操作类型等信息。
 MPLS标签转发 Ingress LSR的处理❝当IP报文进入MPLS域时： - Ingress LSR查看FIB表，检查目的IP地址对应的Tunnel ID值是否为0x0（如果Tunnel ID值为0x0，则进入正常的IP转发流程）。
- 如果Tunnel ID值不为0x0，根据FIB表的Tunnel ID找到对应的NHLFE表项，将FIB表项和NHLFE表项关联起来。
- 查看NHLFE表项，可以得到出接口、下一跳、出标签和标签操作类型。
- 在IP报文中压入出标签，同时处理TTL，然后将封装好的MPLS报文发送给下一跳。
” Transit LSR的处理❝当MPLS报文在MPLS域转发时： - Transit LSR根据MPLS的标签值查看对应的ILM表，得到Tunnel ID。
- 根据ILM表的Tunnel ID找到对应的NHLFE表项。
- 查看NHLFE表项，得到出接口、下一跳、出标签和标签操作类型，标签操作类型为Swap，则交换标签。
” Egress LSR的处理❝当MPLS报文需要离开MPLS域时： - Egress根据ILM查询到该标签对应的操作为Pop，说明需要剥离该标签
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