MPLS(Multi Protocol Label Switching)とは

MPLS(Multi Protocol Label Switching)の概要を説明します。

MPLSとは

通常のIPルータはIPアドレスを参照してIPルーティングを行います。それにたいしてMPLS(Multi Protocol Label Switching)は20bitのラベル(Label)を付加(Push)、交換(Swap)、除去(Pop)を実施して多数(Multi)のプロトコル(Protocol)IPv4,IPv6,Etherを転送(Switching)する技術になります。

Labelを割り当てには手動(static)、LDP、RSVPなどで割り当てする方法があります。最近ではSegmentRoutingにてトランスポートしてMPLSを利用するSR-MPLSの方式があり、SR-OSPFやSR-ISISにてLabelを割り当てる方式があります。

Labelを利用することで可能になる高速迂回技術FastReroute、Cost以外の方法で複雑なトラフィックコントロールが可能になるTraffic-Engineering、またLabelをスタックすることで実現できるL2/L3-VPN。IPだけでは困難だったネットワークをLabelを活用することで構築することができる技術です。

MPLSのラベルルーティング

MPLSルータでは20bitのラベルを利用して通信を行います。
MPLSルータはまずラベル付加します。下記の例ではIPv4パケットを転送した例となっていますが、IPv6やEtherのフレームにラベルを付加することで様々なプロトコルを転送することができます。
途中のルータはラベルを元にパケットを転送し、最終的には付与したラベルを除去することで元のデータに戻します。
下記の例ではラベルが1つしか付与されていませんが、2つ以上ラベルを付与することで通常のIPルータでは出来ない機能(VPNなど）を実現することが出来ます。

• R1はパケットを受信すると宛先IP(10.0.0.20)を元に、LFIB(ラベルテーブル）からPerfixを検索して出力インターフェイス(Gi1/1)および追加するラベル(100)が決定します。ラベル(100)を付与(Push)して決定したインターフェイスにパケットを送信します。
• R2はパケットを受信するとラベル(100)を参照して、LFIB(ラベルテーブル）からLocalラベルを検索して出力インターフェイス(Gi2/1)および変更するラベル(200)が決定します。元のラベル(100)から新しいラベル(200)に交換(Swap)して、決定したインターフェイスにパケットを送信する。
• R3はパケットを受信するとラベル(200)を参照して、LFIB(ラベルテーブル）からLocalラベルを検索して出力インターフェイス(Gi1/1)およびラベル除去（Pop)が決定します。ラベルを除去(Pop)して、決定したインターフェイスにパケットを送信します。
• R4はパケットを受信すろIPパケットとなっているので、通常のIPルータ同様に宛先IP(10.0.0.20)を元に、ルーティングテーブルからPrefixを検索して出力インターフェイス(Gi1/1)が決定して、決定したインターフェイスにパケットを送信します。

LFIB（ラベルテーブル）を決定するのには手動や自動(TDP,LDP,RSVP,SegmentRouting)で決定されます。
ラベルの決定方法などプロトコルに大きく異なりますので、詳細は各プロトコルの記事を参照して下さい。

通常のIPルーティング

PCなどの通信端末が宛先IP、送り元IPが記載されたパケットを送信されます。ルータはパケットを受信すると、パケットから宛先IPを参照してルータが保持しているルーティングテーブル(FIB)を元に出力するインターフェイスが決定され、パケットを送信します。
ルーティングテーブルは手動(static route)やダイナミックルーティング(OSPF,RIP,IS-IS,EIGRP,BGPなど）ルーティングで決定されます。
下記（L2など省略しています）では、

• R1はパケットを受信すると宛先IP(10.0.0.20)を元に、ルーティングテーブルからPerfixを検索して出力インターフェイス(Gi1/1)が決定して、決定したインターフェイスへ送信します。
• R2はパケットを受信すると宛先IP(10.0.0.20)を元に、ルーティングテーブルからPerfixを検索して出力インターフェイス(Gi1/1)が決定して、決定したインターフェイスへ送信します。

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