Giải pháp công nghệ MPLS (Multi Protocol Label Switching) là kết quả của phát triển của nhiều giải pháp chuyển mạch IP, mục tiêu cơ bản của giải pháp này là tích hợp định tuyến và chuyển mạch thành một tiêu chuẩn đơn nhất. Đặc biệt, MPLS là giải pháp nhằm liên kết định tuyến các lớp mạng và các cơ chế trao đổi nhãn thành một giải pháp đơn để đạt được các mục tiêu sau:
• Cải thiện hiệu năng định tuyến.
• Cải thiện tính mềm dẻo của định tuyến trên các mô hình chồng lấn truyền thống. • Tăng tính mềm dẻo trong quá trình đưa và phát triển các loại hình dịch vụ mới. MPLS cũng có thể coi như một giải pháp công nghệ tổ hợp, mạng MPLS có khả năng chuyển các gói tin tại lớp 3 và tại lớp 2 sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như một kỹ thuật chuyển tiếp. MPLS dựa trên mô hình ngang cấp, vì vậy mỗi một thiết bị MPLS chạy một giao thức định tuyến IP đơn, cập nhật trao đổi thông tin định tuyến với các thiết bị lân cận, duy trì một không gian cấu hình mạng và một không gian địa chỉ. MPLS chia bộ định tuyến IP làm hai phần riêng biệt: chức năng chuyển gói tin và chức năng điều khiển. Phần chức năng chuyển gói tin giữa các bộ định tuyến IP, sử dụng cơ chế hoán đổi nhãn như của ATM. Kỹ thuật hoán đổi nhãn về bản chất là việc tìm nhãn của gói tin trong một bảng các nhãn để xác định tuyến của gói và nhãn của nó. Việc này đơn giản hơn nhiều so với việc xử lý gói tin thông thường và do vậy cải tiến khả năng của thiết bị. Các bộ định tuyến sử dụng thiết bị này gọi là bộ định tuyến chuyển mạch nhãn LSR (Label Switching Router). Phần chức năng điều khiển của MPLS bao gồm các giao thức định tuyến lớp mạng với nhiệm vụ
phân phối thông tin giữa các LSR và thủ tục gán nhãn để chuyển thông tin định tuyến thành các bảng định tuyến cho việc chuyển mạch. MPLS có thể hoạt động được với các giao thức định tuyến Internet khác như OSPF (Open Shortest Path First) và BGP (Border Gateway Protocol). Do MPLS hỗ trợ việc điều khiển lưu lượng và cho phép thiết lập tuyến cố định nên việc đảm bảo chất lượng dịch vụ là hoàn toàn khả thi. Đây là chức năng vượt trội của MPLS so với các giao thức định tuyến khác. Tuy nhiên, do MPLS là công nghệ chuyển mạch định hướng kết nối nên khả năng bị ảnh hưởng bởi lỗi đường truyền là cao hơn so với các công nghệ khác.
Bên cạnh độ tin cậy, công nghệ MPLS cũng khiến việc quản lý mạng đựơc dễ dàng hơn. Do MPLS quản lý việc chuyển tin theo các luồng tin, các gói tin thuộc một lớp chuyển tiếp tương đương FEC (Fowarding Equivalence Classes) có thể được xác định bởi giá trị cuả nhãn. Do vậy, trong miền MPLS, các thiết bị đo lưu lượng mạng có thể dựa trên nhãn để phân loại gói tin. Bằng cách giám sát lưu lượng tại các LSR, nghẽn lưu lượng sẽ được phát hiện và vị trí xảy ra nghẽn có thể được xác định nhanh chóng, đây là một trong những điều kiện đảm bảo cho mạng MPLS có khả năng hỗ trợ QoS tốt nhất, vì vậy MPLS tạo ra các lợi ích cho các nhà cung cấp dịch vụ để quản lý lưu lượng và hỗ trợ các dịch vụ mới. Tuy nhiên, giám sát lưu lượng theo phương thức này không đưa ra toàn bộ thông tin về chất lượng dịch vụ (ví dụ như trễ xuyên suốt của MPLS).
Để giám sát tốc độ của mỗi luồng và đảm bảo các luồng lưu lượng tuân thủ tính chất lưu lượng đã định trước, hệ thống giám sát có thể dùng thiết bị nắn lưu lượng. Thiết bị này cho phép giám sát và đảm bảo lưu lượng được tuân thủ theo tính chất mà không cần thay đổi giao thức hiện có.
MPLS có thể được nhìn nhận như một mặt bằng điều khiển trên ATM cho phép mở rộng phương pháp định tuyến và điều khiển lưu lượng IP. Có thể coi như là một phương pháp xây dựng các VC ATM, ngoại trừ các cuộc gọi MPLS là đường dẫn chuyển mạch nhãn LSP (Label Switched Path). Khi chạy trên phần cứng ATM, cả MPLS và forum ATM đều sử dụng cùng một khuôn dạng gói tin (53 byte), cùng nhãn (VPI/VCI), cùng một kỹ thuật dãn nhãn cho tế bào chuyển mạch, cùng chức năng trên các thiết bị gờ mạng. Cả MPLS và ATM đều yêu cầu giao thức thiết lập kết nối ( ví dụ giao thức phân bổ nhãn LDP cho MPLS, UNI/PNNI cho ATM). Sự khác nhau cơ bản nằm trong một số vấn đề sau: MPLS không sử dụng địa chỉ ATM, định tuyến ATM, và các giao thức trong forum ATM. Thay vào đó, MPLS sử dụng địa chỉ IP, định tuyến IP động, thêm vào đó là giao thức điều khiển phân bổ nhãn LDP để sắp xếp các FEC vào trong LSP. Trong thực tế MPLS sẽ cùng tồn tại với môi trường thuần ATM trong cấu hình Ship-in-the-night (SIN), tại đó hai điều hành hoạt động theo chế độ tương hỗ, hoặc node mạng MPLS có thể trao đổi thông tin qua
các chuyển mạch thuần ATM (tích hợp). Cuối cùng, kiến trúc MPLS có thể hoạt động trên bất kỳ một công nghệ liên kết dữ liệu nào, không chỉ ATM. Vì vậy, nhà cung cấp mạng có thể cấu hình và chạy MPLS trong một vùng các kết nối như: giao thức điểm tới điểm PPP, chuyển mạch khung, ATM, LAN quảng bá.
Hình 3.4: Kiến trúc MPLS