[Network / MPLS] MPLS

MPLS란?

멀티 프로토콜 라벨 스위칭(Multi-Protocol Label Switching, MPLS)이란 데이터 패킷에 IP 주소가 아닌 별도의 라벨을 붙여 스위칭하고 라우팅하는 기술입니다. 

 

 MPLS 원리

각 패킷에서는 어디서 나오는지 그리고 최종적으로 어디로 향하는지에 대한 정보를 담고 있습니다. 라우터에서 패킷을 다른 라우터로 포워딩함으로써 패킷이 네트워크 상에서 이동합니다. 두 개의 패킷이 같은 대상으로 이동하더라도 다양한 경로를 통해서 이동할 수 있습니다.

MPLS는 데이터 포워딩 시스템으로 각 패킷으로 라벨을 할당합니다. 이러한 라벨은 패킷이 이동하는 방식을 결정해 비공개 네트워크를 형성합니다. MPLS가 2계층인지 아니면 3계층인지를 둘러싸고 많은 혼란이 있긴 합니다. 하지만 패킷이 2계층(노드 간 데이터 전송 담당)에서 3계층(패킷 포워딩 및 라우팅 담당)으로 전환되는 사이에 레이블링되기 때문에 MPLS를 ‘2.5계층 프로토콜’이라고 부릅니다.

 

LDP / TDP 가 있다. 기본값 LDP 

 

 

 MPLS 의 장단점

장점 

• 높은 전송 속도 : 기존 라우터는 소프트웨어 기반의 라우팅을 하는데 이러한 라우팅은 ip주소를 기반으로 한다. 반면 mpls 네트워크의 경우 패킷이 고정되고 예측 가능한 경로로 효율적으로 포어딩되며 매번 ip를 찾아볼 필요가 없습니다. mpls의 전체적인 라우팅 절차에서 일반적인 라우팅 절차에 비해서 컴퓨팅 자원을 덜 소모하게 됩니다. 실시간 애플리케이션을 실행하는 등 연결 속도가 빨라야 할 때 mpls를 이용하면 좋다.
• 높은 전송 품질 : MPLS에는 QoS옵션이 있어 패킷이 네트워크에서 이동할 때 패킷의 성능과 효율성을 개선할 수 있습니다.
• 원격 연결 가능 : MPLS는 클라우드 호스팅 네트워크이기 때문에 하드웨어를 추가로 구매하지 않아도 새로운 원격 연결을 추가할 수 있습니다.
• 네트워크 혼잡 감소 : MPLS는 웹 요청을 다른 라우터로 분할하므로 네트워크 혼잡을 피합니다.
• 작동 시간 개선: 다운타임이 발생하는 경우 MPLS는 트래픽을 다른 경로로 전환할 수 있어 작동시간을 개선할 수 있습니다.
• 높은 유연성 : 유연한 트래픽 엔지니어링이 가능합니다. 동일한 대상 주소라고 하더라도 원본 주소에 따라서 패킷 흐름을 다르게 하여 라우팅 할 수 있습니다.
• 실시간 데이터 전송에 유용함 : 연결에 실패하더라도 미리 계산된 백업 경로를 통해서 빠르게 재아루팅하기에 실시간 데이터 전송에 유리합니다.
• 특정 기반 기술에 의존하지 않음 : MPLS의 장점 중 하나는 특정 기반 기술에 의존하지 않는다는 점. MPLS에서 MP는 멀티 프로토콜을 의미합니다. 멀티 프로토콜 라벨 스위칭이라는 이름에서 알 수 있듯이 MPLS는 본래 성능 개선과 간소화를 위해 오버레이 기법으로 설계된 기술이다.

단점

• 설치하기 어려움: MPLS를 이용하려면 라우터에 적용해야 하는 설정이 많습니다. MPLS에 대해서 잘 알지 못한다면 MPLS를 직접 설치하는 것은 좋은 생각이 아닙니다. 따라서 MPLS에 대해서 잘 모른다면 IT 전문가가 설치하도록 하는 것이 좋습니다.
   
• 높은 비용: MPLS는 통신사에 돈을 내고 구매해야 하는 서비스로, 공용 인터넷을 통해 트래픽을 전송하는 것보다 더 많은 비용이 듭니다. 즉, MPLS의 경우 매달 데이터에 대한 비용을 내야 하기 때문에 돈이 많이 나갈 수 있습니다. 인터넷 서비스 공급업체(ISP)에서 전체 MPLS 인프라를 설치해주고 여러분을 대신해서 관리해줄 수 있지만, 이렇게 하면 비용이 더 많이 듭니다.
• 제어권 감소: 인터넷 업체에서 여러분을 대신해 네트워크를 설정하기 때문에 여러분이 네트워크를 100% 제어할 수는 없습니다.
• 낮은 접근성: MPLS는 지점 간 연결에 적합하며 SaaS나 클라우드 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
• 느린 배포 속도: 회사 사무실이 다른 나라에 있거나 심한 경우 다른 대륙에 위치한다면 MPLS를 배포하는 데 몇 달이 걸릴 수도 있습니다
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LER = Label  Edge Router

LSR = Label Switching Router

라벨 스위칭 경로를 LSP = Label Switching Path

P = Provider router : 고객 라우터와 직접 연결되지 않은 mpls router

PE = Provider Edge router : 고객 라우터와 직접 mpls router

CE = Cumstomer Edge : MPLS망과 직접 연결되는 고객 router

IP-to-label forwarding

outgoing방향으로 나가면서 label을 붙이고 나가게 됩니다.  

Label-to-label forwarding

Label-to-IP forwarding

label to ip forwarding은 붙어있던 라벨이 outgoing 방향으로 나갈때 라벨을 떼어내고 나가게됩니다. 

MPLS  Header

L2 header 와 L3 header 사이에 4 바이트의 mpls header 를 추가한다.

*label : MPLS에서 사용하는 label을 표시하는 필드 0 ~ 1,048,757 사이의 값 사용

0 ~15 값은 특별한 용도로 사용, 기본적으로 IOS는 16 ~ 100,000 사용

 

*EXP(Experrimental) : Qos 값을 표시 0~7

 

*BoS(Bottom of Stack) : 1 이면 마지막 label. 0 이면 현재의 라벨 다음에  또 다른 라벨이 있다. 하나의 mpls packet에 여러 개의 label 을 사용할 수 잇다, 수량에는 제한이 없다.