一、MPLS的基本概述
1、MPLS【Multi-Protocol Label Switch|多协议标签交换】
2、MPLS最早由Cisco System公司开发，最早早该技术称之为Tagging Switch，后被IETF（internet 工程任务小组）改名为MPLS，进而向业界公开推广；
3、在上世纪90年代初期，互联网中的数据量激增，而当时各个网络设备厂商的硬件性能低下，造成过大的数据量进入网络设备，而网络设备根据传统的IP路由表转发，效率低下
4、ATM（异步传输）改变了网络设备基于IP路由表转发的规则，使用VPI/VCI【虚路径标识符/虚电路标识符】的方式进行转发，实现一次查表，唯一匹配，效率较高，但ATM交换机成本高昂，且需要管理员手动的在每台ATM交换机上配置VPI/VCI数值，同时在ATM交换机上部署QoS极为复杂，因此该技术很难普及
5、MPLS技术在上述问题面前应运而生
6、MPLS改变了传统路由器根据IP路由表转发数据的特征，而是使用一个短而定长【32bit】的标签来实现数据分组的封装，令支持MPLS功能点的路由器或交换机根据该标签进行数据的转发
7、MPLS的多协议指：
7.1、MPLS可以运行在PPP、ATM、FR【Frame Relay|帧中继】、以太网环境中
7.2、各种报文均可以承载在MPLS之上，如IPv4、IPv6以及ATM
二、MPLS网络组成
构成一个MPLS网络环境的设备，需要先开启MPLS功能，在MPLS网络环境中，共存以下概念：
1、LSR【Lable Switching Router|标签交换路由器】：指工作在MPLS网络环境中的，负责根据标签来转发数据的路由器
2、LER【Label Edge Router|标签边界路由器】：指工作在MPLS网络环境中，一方面负责连接MPLS网络，另一方面负责连接非MPLS网络环境的客户设备
3、LSP【Lable Switching Path】：在MPLS网络环境中转发标签数据所使用的转发路径
4、FEC【Forwarding Equivalence Class|转发等价类】：去往同一目的地，按照相同的方式进行处理、分配得到相同的标签的一组数据成为同一转发等价类
三、MPLS的标签定义
1、MPLS网络令路由器不再根据传统IP路由表转发数据，而是使用一个短而定长的标签来实现数据的交换
2、MPLS的标签共32bit
3、MPLS的标签封装在数据链路层头部与网络层头部之间，相当于形成了一条【天然隧道】，用来满足VPN的连接需求
4、MPLS标签的组成
4.1、标签字段（20bit）：是MPLS网络中最重要的索引值字段
4.2、优先级 字段（3bit）：Exp字段，共3bit，用来配合QoS使用，类似于数据链路层的802.1p【8种优先级】
4.3、S字段（1bit）：栈低位，共1bit，MPLS可以根据需求进行多个标签的嵌套，当存在多个标签嵌套时，最后一个标签的S位置为1，其他的标签的S位置为0；若只有1个标签，则S位为1
4.4、TTL字段（8bit）：生存时间字段，直接通过IP报文数据复制过来，每进行一次标签交换时，TTL就减1
5、MPLS的标签标识
在传统的IP网络中，二层头部中Type字段值为：0x0800
在MPLS构建的网络中，二层头部的Type字段值为：0x8847
四、MPLS标签分配
标签分配协议用于在MPLS网络中LSR之间分配标签：
1、LDP【Label Distribution Protocol|标签分发协议】：业界公有协议
2、RSVP-TE【资源预留协议-流量控制】：用于端到端的流量工程
3、MP-BGP【多协议BGP|BGPv4 Plus】：增强型的BGPv4
4、TDP【Tagging Distribution Protocol】：Cisco私有协议
五、LDP【标签分发协议】
1、LDP协议中共存在4种类型的消息：
1.1、发现消息【Discovery Message】：用于发现LDP邻居设备
1.2、会话消息【Sission Message】：用于LDP邻居会话的建立、维护
1.3、通知消息【Notification Message】：用于向LDP邻居通知错误事件
1.4、通告消息【Advertisement Message】：用来向LDP邻居通告标签、地址等信息
2、LDP邻居关系的建立
2.1、在邻居发现阶段，LDP使用UDP作为承载协议，使用其端口号码646，在组播地址224.0.0.2上寻找邻居，发送Hello报文
2.2、当找到邻居时，LDP使用TCP建立连接，使用其端口号码646，地址大的一方主动发起 连接请求
2.3、主路由器首先向从路由器发送LDP初始化消息并携带协商参数（LDP版本号码、Keepalive的时间180s、标签分配的方式、以及PDU的大小，默认4096Byte）
2.4、从路由器接收到该消息后，查看参数是否可以接收，若能够接受，则向主路由器也发送初始化消息，也携带从路由器的各项参数
2.5、主路由器接收到该消息后也查看参数是否可以接受，若能接受，则LDP关系随即启动，会话立即建立
2.6、期间若接收到任何错误消息，则会话关闭，TCP连接中断
六、MPLS网络的上游和下游
1、在MPLS网络中，靠近信源的设备称为上游设备，靠近接收方的设备称为下游设备
2、在MPLS网络中，标签是由下游设备分配给上游设备的
3、在分配的过程中，倒数第一路由器给倒数第二路由器分配的标签永远是3
注：16以下的标签都是网络设备系统使用的，在分配时不会分配出去（0：显示空标签、1：路由器报警标签、3：隐式空标签）
4、因此当倒数第二路由器在给倒数第一路由器传送数据时，倒数第二路由器就可以直接将标签3抹除，将一个不带标签的数据直接传送给倒数第一路由器（该技术称之为：PHP【倒数第二跳弹出】）
5、上游设备在向下游设备发送数据时，就使用下游设备分配给上游设备的标签做封装
七、标签的分配与管理
1、标签的分配模式分为2种：
1.1、DOD（下游按需标签分配）：上游设备首先向下游设备发送请求分配标签的报文，下游设备再根据FEC为不同的类别的数据分配标签
1.2、DU（下游自主标签分配）：下游设备无需等待上游设备的请求消息，自主为上游设备分配标签
2、标签的控制模式分为2种：
2.1、有序方式：只有下游设备为我分配了标签后，我才能为我的上游设备分配标签
2.2、独立方式：无论下游设备是否为我分配了标签，我都能够为我的上游设备分配标签【默认模式】
3、标签的保存方式分为2种：
3.1、保守模式：只保存下一跳路由器为我分配的标签，而其他非下一跳路由器分配的标签并不保存；优点在于节省标签存储空间，缺点在于当主路径出现故障时，备份路径需要重新申请标签，切换速度较慢
3.2、自由模式：无论是否为下一跳路由器分配的标签，只要能接收，全部标签都保存；优点在于需要占用过多的标签存储空间【默认模式】
八、MPLS的应用
1、随着这些年，各个厂商的硬件配置越来越多，基于ASIC【专用交换集成路由】与NP【网络架构|转/控分离技术】架构的交换机与路由器性能越发强进，因此传统的IP路由表转发不再存在性能低下的问题，在当今环境中，MPLS用来替代传统路由的性能问题，已经没有了优势。
2、但由于MPLS的天然隧道的形成，令其在广域网VPN、TE【流量工程】等方面依然保持着强大的竞争力。
3、MPLS单独使用已没有竞争力，但与其他技术混合使用时，效果明显。