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MPLS
(Multiprotocol Label Switching)
Multiprotocol Label Switching (MPLS) ist eine Netzwerktechnologie, die Datenpakete anhand von Labels leitet und weiterleitet, anstatt auf lange Netzwerkadressen zuzugreifen.
Diese Labels bestimmen den Pfad, den die Pakete durch das Netzwerk nehmen, was zu einer effizienteren und schnelleren Datenübertragung führt.
MPLS wird häufig in Telekommunikationsnetzen verwendet, um die Leistung und Verwaltung von IP-Netzwerken zu verbessern, Dienstgüte (QoS) zu gewährleisten und verschiedene Arten von Datenverkehr, wie Sprache, Video und Daten, zu priorisieren.
Was ist MPLS?
MPLS steht für »Multiprotocol Label Switching« und ist ein Übertragungsverfahren in Computernetzwerken, das Datenpakete anhand sogenannter Labels effizient und schnell durch das Netz leitet, anstatt bei jedem Knoten eine neue Routingentscheidung zu treffen. Damit schafft MPLS eine leistungsstarke, zuverlässige und skalierbare Netzwerkarchitektur, die vor allem in Unternehmens- und Weitverkehrsnetzen (WANs) eingesetzt wird.
Im Gegensatz zur klassischen IP-Weiterleitung, bei der jedes Paket den Zielort anhand der IP-Adresse neu berechnet, wird bei MPLS jedem Datenpaket am Eingang des Netzwerks ein Label zugewiesen. Dieses Label enthält Informationen über den gesamten Übertragungsweg. Router (“Label Switch Router”, kurz LSR) lesen nur noch das Label aus und leiten das Paket entlang eines sogenannten “Label Switched Path” (LSP) weiter.
Dadurch verkürzt sich die Paketverarbeitung erheblich, und Daten können mit vordefinierten Prioritäten (Quality of Service, QoS) transportiert werden.
Funktionsweise von MPLS
MPLS (Multiprotocol Label Switching) ermöglicht die effiziente und schnelle Datenübertragung in Netzwerken, indem es Datenpaketen beim Eintritt ins Netzwerk ein Label zuweist, welches Informationen über die optimale Route enthält.
Beim klassischen IP-Routing wird die Route für jedes einzelne Datenpaket von jedem Router neu bestimmt, indem die Routing-Tabelle konsultiert wird. MPLS optimiert diesen Prozess: Die Routenberechnung erfolgt nur einmal am Netzwerkeingang. Hierbei wird jedem Datenpaket ein Label (eine Art „Wegweiser“) zugewiesen, das alle relevanten Routing- und Service-Informationen enthält. Fortan leiten alle Router im Netzwerk anhand dieses Labels das Paket weiter, ohne den IP-Header erneut auszuwerten, dies nennt man „Label Switching“.
Ablauf der Paketweiterleitung
- Der Eingangs-Router (Label Edge Router, LER) ordnet dem Paket ein Label zu und klassifiziert es einer sogenannten Forwarding Equivalence Class (FEC).
- Im Netzwerk werden die Pakete nur anhand des Labels weitergeleitet (Label Switched Path, LSP). Jeder Router überprüft das Label, ersetzt es ggf. durch ein neues („Label-Swapping“) und leitet das Paket zum nächsten Router weiter.
- Die Routing-Entscheidungen sind für alle Folgepakete identisch und die Pakete durchlaufen das Netzwerk schneller und deterministischer, meist über Tunnel.
- Am Ausgangs-Router wird das Label entfernt und das Paket gelangt ins Zielnetz.
MPLS als Basis von MPLS-VPN
MPLS dient als technologische Basis für MPLS-VPN, indem es durch Label-Switching stabile, skalierbare und sicher isolierte virtuelle Netzwerke über ein gemeinsames Provider-Backbone-Netz ermöglicht.
MPLS-VPNs nutzen die Label-basierte Weiterleitung von MPLS, um mehrere Kunden- oder Standortnetze logisch voneinander getrennt über ein gemeinsames Netzwerk zu verbinden. Der zentrale Mechanismus hierfür ist die Virtual Routing and Forwarding (VRF): Jeder Kunde oder Standort erhält eine eigene VRF-Instanz auf den Provider-Routern, die als logischer, isolierter Router fungiert. Dadurch können identische IP-Adressräume bei verschiedenen Kunden verwendet werden, ohne dass es zu Kollisionen kommt.
Vorteile von MPLS
- Hohe Performance:
MPLS sorgt durch Label-Switching und vordefinierte Pfade (Label Switched Paths) für eine schnelle und stabile Datenübertragung mit geringen Latenzen und minimalem Paketverlust. Dadurch eignet es sich besonders gut für Anwendungen mit hohen Anforderungen wie VoIP oder Video. - Quality of Service (QoS):
MPLS ermöglicht die Priorisierung von Datenverkehr, sodass kritische Anwendungen bevorzugt behandelt werden. QoS erlaubt es, garantierte Bandbreiten und Übertragungsqualitäten sicherzustellen. - Sicherheit:
MPLS-Netze sind private Netzwerke, bei denen Daten über geschlossene virtuelle Tunnel übertragen werden, was die Sicherheit im Vergleich zu öffentlichen Internetverbindungen erhöht. Die Etablierung virtueller privater Netzwerke (VPNs) über MPLS sorgt für weitere Isolation und Schutz der Daten. - Flexibilität:
MPLS unterstützt verschiedene Verbindungstechnologien (Ethernet, DSL, ISDN etc.) und ist protokollunabhängig, was eine einfache Integration in bestehende Netzwerke ermöglicht. Es erlaubt zudem eine dynamische Ressourcenverteilung und Skalierung der Netzwerke. - Skalierbarkeit:
MPLS ist geeignet, große und komplexe Netzwerke mit vielen Standorten effizient zu verwalten und zu skalieren, ohne dass Qualität und Leistung darunter leiden. - Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit:
Durch redundante Pfade für Datenverkehr und die garantierte Betriebsqualität durch Service Level Agreements (SLAs) bietet MPLS hohe Netzverfügbarkeit und schnelle Störungsbehebung. - Entlastung der IT:
Der Betrieb und das Routing werden durch den Provider übernommen, was den internen Verwaltungsaufwand für Unternehmen reduziert.
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