Đồ án Nghiên cứu và mô phỏng một số cơ chế bảo vệ, khôi phục đường trong MPLS-TE

MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH SÁCH HÌNH VẼ iii DANH SÁCH BẢNG BIỂU v THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi LỜI MỞ ĐẦU ix CHƯƠNG 1 1 CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC 1 1.1 Giới thiệu chung về MPLS 1 1.1.1 Các tiền đề phát triển MPLS 1 1.1.2 Các đặc điểm nổi bật của kỹ thuật MPLS 3 1.2 Các khái niệm cơ bản trong MPLS 4 1.2.1 Miền chuyển mạch nhãn MPLS 4 1.2.2 Lớp chuyển tiếp tương đương 5 1.2.3 Nhãn và ngăn xếp nhãn 6 1.2.4 Hoán đổi nhãn 9 1.2.5 Đường chuyển mạch nhãn 9 1.2.6 Truyền tải lưu lượng trong miền chuyển mạch nhãn MPLS 12 1.3 Kiến trúc chức năng MPLS 13 1.3.1 Kiến trúc chức năng bộ chuyển mạch nhãn LSR, LER 13 1.3.2 Mặt phẳng điều khiển 15 1.3.3 Mặt phẳng chuyển tiếp 15 1.4 Định tuyến trong MPLS 17 1.4.1 Giao thức định tuyến nội miền IGP 17 1.4.2 Giao thức định tuyến ngoại biên mở rộng MP-BGP 18 1.4.3 Các giao thức định tuyến ràng buộc và tường minh 22 1.5 Cơ chế phân phối và trao đổi nhãn trong MPLS 25 1.5.1 Giao thức phân phối nhãn LDP 26 1.5.2 Các cơ chế trao đổi nhãn 28 1.5.3 Các cơ chế duy trì nhãn 29 1.5.4 Các cơ chế điều khiển LSP 30 1.6 Kết luận chương 1 30 CHƯƠNG 2 32 KỸ THUẬT LƯU LƯỢNG TRONG MPLS VÀ CÁC CƠ CHẾ BẢO VỆ, KHÔI PHỤC 32 2.1 Tổng quan về kỹ thuật lưu lượng 32 2.1.1 Khái niệm kỹ thuật lưu lượng 32 2.1.2 Bài toán tắc nghẽn và kỹ thuật lưu lượng 33 2.1.3 Kỹ thuật lưu lượng tại lớp liên kết dữ liệu 34 2.1.4 Kỹ thuật lưu lượng tại lớp mạng 36 2.1.5 Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS 37 2.2 Kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE 38 2.2.1 Sự cần thiết của MPLS-TE 38 2.2.2 Tổng quan cơ chế hoạt động của MPLS-TE 39 2.2.3 Các thuộc tính ràng buộc của liên kết 42 2.2.4 Các thuộc tính ràng buộc của trung kế lưu lượng 43 2.2.5 Phân phối thông tin ràng buộc 49 2.2.6. Tính toán và thiết lập, báo hiệu đường ràng buộc 51 2.2.7 Truyền tải lưu lượng của trung kế lưu lượng lên LSP ràng buộc 59 2.3 Bảo vệ, khôi phục trong MPLS-TE 63 2.3.1 Sự cần thiết của bảo vệ, khôi phục trong MPLS-TE 63 2.3.2 Khái niệm và phân loại các cơ chế bảo vệ, khôi phục trong MPLS-TE 64 2.3.3 Các mô hình bảo vệ, khôi phục đường 66 2.3.4 So sánh hiệu năng các mô hình bảo vệ, khôi phục đường 70 2.4 Kết luận chương 2 73 CHƯƠNG 3 75 MÔ PHỎNG VÀ KHẢO SÁT MỘT SỐ CƠ CHẾ BẢO VỆ, KHÔI PHỤC ĐƯỜNG TRONG MPLS-TE 75 3.1 Lựa chọn công cụ mô phỏng 75 3.2 Phần mềm mô phỏng NS-2 77 3.2.1 Kiến trúc NS-2, C++ và OTcl 77 3.2.2 Kiến trúc module MNS v2.0 78 3.2.3 Kiến trúc các hàm giao diện API trong MNSv2.0 81 3.3 Mô phỏng và khảo sát một số cơ chế bảo vệ, khôi phục đường trong kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE 82 3.3.1 Chuẩn bị công cụ mô phỏng 83 3.3.2 Xây dựng Topology mô phỏng 83 3.3.3 Mô phỏng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Makam 85 3.3.4 Mô phỏng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Haskin 90 3.3.5 Mô phỏng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Shortest-Dynamic 93 3.3.6 Mô phỏng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Dynamic 97 3.3.7 Mô phỏng mô hình bảo vệ, khôi phục đường Simple-Static 101 3.4 Phân tích và đánh giá kết quả mô phỏng tổng hợp 105 3.5 Một số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục đường 111 3.6 Kết luận chương 3 113 KẾT LUẬN 115 PHỤ LỤC: MÃ NGUỒN CÁC CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO 134 DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Kỹ thuật MPLS và mô hình kết nối hệ thống mở OSI 2 Hình 1.2: So sánh cơ chế định tuyến/chuyển mạch sử dụng IP và MPLS 3 Hình 1.3: Miền chuyển mạch nhãn MPLS 4 Hình 1.4: Lớp chuyển tiếp tương đương (FEC) trong MPLS 5 Hình 1.5: Định dạng của một thực thể nhãn trong ngăn xếp nhãn 6 Hình 1.6: Ngăn xếp nhãn (MPLS Label Stack) 7 Hình 1.7: Giá trị PID trong các giao thức lớp liên kết dữ liệu nhận dạng thành phần tải tin là khung dữ liệu MPLS 7 Hình 1.8: Mã hóa ngăn xếp nhãn trong chế độ (khung) Frame-Mode 8 Hình 1.9: Mã hóa ngăn xếp nhãn trong chế độ tế báo (Cell-Mode) 9 Hình 1.10: Thiết lập đường chuyển mạch nhãn LSP 11 Hình 1.11: Phân cấp LSP trong MPLS 11 Hình 1.12: Truyền tải lưu lượng trong miền chuyển mạch nhãn MPLS 12 Hình 1.13: Kiến trúc chức năng của các bộ chuyển mạch LER/LSR 13 Hình 1.14: Mặt phẳng điều khiển MPLS 15 Hình 1.15: Hoạt động trong mặt phẳng chuyển tiếp MPLS 16 Hình 1.16: Giao thức định tuyến nội miền IGP trong MPLS 18 Hình 1.17: Giao thức định tuyến ngoại biên BGPv4 19 Hình 1.18: Giao thức ngoại biên mở rộng MP-BGP với ứng dụng MPLS-VPN 22 Hình 1.19: Định tuyến/Chuyển mạch IP truyền thống 23 Hình 1.20: Định tuyến ràng buộc CBR 24 Hình 1.21: Thủ tục thăm dò LSR lân cận của giao thức phân phối nhãn LDP 27 Hình 1.22: Cơ chế trao đổi nhãn DoD 28 Hình 1.23: Cơ chế trao đổi nhãn UD 29 Hình 2.1: Bài toán tắc nghẽn 34 Hình 2.2: Mô hình xếp chồng 35 Hình 2.3: Kỹ thuật lưu lượng tại lớp 2 36 Hình 2.4: Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS 38 Hình 2.5: Tổng quan cơ chế hoạt động của MPLS-TE 40 Hình 2.6: Các thuộc tính ER và Path Options trên thiết bị định tuyến của Cisco 48 Hình 2.7: Băng thông khả dụng hiện thời tương ứng với mức độ ưu tiên của trung kế lưu lượng và giao thức OSPF 51 Hình 2.8: Tính toán đường ràng buộc cho trung kế lưu lượng 54 Hình 2.9: Loại bỏ các đường dẫn không thỏa mãn thuộc tính ràng buộc 55 Hình 2.10: CSPF lựa chọn đường dẫn phù hợp nhất 55 Hình 2.11: Thiết lập đường ràng buộc CR-LSP với giao thức CR-LDP 57 Hình 2.12 Thiết lập đường ràng buộc TE-LSP với giao thức RSVP-TE 58 Hình 2.13: Truyền tải lưu lượng lên TE-LSP bằng phương thức Autoroute Announce 61 Hình 2.14: Truyền tải lưu lượng lên TE-LSP bằng phương thức Forwarding Adjacency 62 Hình 2.15: Mô hình Makam 67 Hình 2.16: Mô hình Haskin 68 Hình 2.17: Mô hình Shortest-Dynamic 69 Hình 2.18: Mô hình Simple-Dynamic 70 Hình 3.1: Nguyên tắc hoạt động của NS-2 dưới góc độ người dùng 78 Hình 3.2: Kiến trúc chức năng nút MPLS với module MNSv2.0 79 Hình 3.3: Quá trình xử lý dành riêng tài nguyên tại mỗi nút 80 Hình 3.4: Kiến trúc chức năng nút MPLS với module MNSv2.0 mở rộng 81 Hình 3.5: Topology mô phỏng bảo vệ, khôi phục đường 84 Hình 3.6: Mô hình Makam – Đường đi của lưu lượng trước thời điểm sự cố 86 Hình 3.7: Mô hình Makam – Lưu lượng bị mất gói tại thời điểm sự cố 87 Hình 3.8: Mô hình Makam – Đường đi của lưu lượng sau thời điểm sự cố 87 Hình 3.9: Mô hình Makam – Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận được tại R10 88 Hình 3.10: Mô hình Makam – Tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ 89 Hình 3.11: Mô hình Haskin – Lưu lượng được chuyển mạch sang đường dự phòng đảo sau thời điểm xảy ra sự cố 91 Hình 3.12: Mô hình Haskin – Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận được tại R10 91 Hình 3.13: Mô hình Haskin – Tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ 92 Hình 3.14: Mô hình Shortest-Dynamic – Lưu lượng được chuyển mạch sang đường khôi phục tránh liên kết LSR5-LSR7 bị lỗi sau thời điểm xảy ra sự cố 94 Hình 3.15: Mô hình Shortest-Dynamic – Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận được tại nút R10 95 Hình 3.16: Mô hình Shortest-Dynamic – Tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ 95 Hình 3.17: Mô hình Simple-Dynamic – Lưu lượng được chuyển mạch sang đường khôi phục ngắn nhất tới Tailend-LSR sau thời điểm xảy ra sự cố 98 Hình 3.18: Mô hình Simple-Dynamic – Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận được tại R10 98 Hình 3.19: Mô hình Simple-Dynamic – Tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ 99 Hình 3.20: Mô hình Simple-Static – Lưu lượng được chuyển mạch sang đường khôi phục ngắn nhất tới Tailend-LSR sau thời điểm xảy ra sự cố 102 Hình 3.21: Mô hình Simple-Dynamic – Đồ thị thông lượng theo thời gian nhận được tại R10 102 Hình 3.22: Mô hình Simple-Static – Tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ 103 Hình 3.23: Biểu đồ tổng hợp thông lượng trung bình 106 Hình 3.24: Biểu đồ tổng hợp tỷ lệ mất gói trong thời gian hội tụ 107 Hình 3.25: Biểu đồ tổng hợp thời gian ngưng dịch vụ 108 Hình 3.26: Biểu đồ tổng hợp độ trễ toàn trình trung bình 110 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Giá trị PID nhận dạng phần tải tin MPLS trong các giao thức liên kết dữ liệu 7 Bảng 1.2: Nội dung bản tin cập nhật của BGP (BGP-Update) 20 Bảng 1.3: Nội dung trường Path-Attribute 20 Bảng 1.4: So sánh các giao thức phân phối nhãn trong MPLS 25 Bảng 2.1: Các sub-TLV của OSPF mở rộng cho MPLS-TE 49 Bảng 2.2: Các sub-TLV của IS-IS mở rộng cho MPLS-TE 50 Bảng 2.3: So sánh đặc điểm các mô hình bảo vệ, khôi phục đường trong MPLS-TE 66 Bảng 2.4: So sánh đặc điểm các mô hình bảo vệ, khôi phục đường 71 Bảng 3.1: Kết quả mô phỏng mô hình Makam 90 Bảng 3.2: Kết quả mô phỏng mô hình Haskin 93 Bảng 3.3: Kết quả mô phỏng mô hình Shortest-Dynamic 97 Bảng 3.4: Kết quả mô phỏng mô hình Simple-Dynamic 100 Bảng 3.5: Kết quả mô phỏng mô hình Simple-Static 104 Bảng 3.6: Bảng tổng hợp các tham số đo kiểm 105 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT AAL  ATM Adaptation Layer  Lớp tương thích ATM   AS  Autonomous System  Hệ tự trị   ASIC  Application-Specific Integrated Circuit  Mạch tích hợp ứng dụng xác định   ATM  Asynchronous Transfer Mode  Giao thức truyền tải cận đồng bộ   BGP  Border Gateway Protocol  Giao thức định tuyến cổng biên   CR  Constraint-based Routing  Định tuyến ràng buộc   CR-LDP  Constraint-based Routing Label Distribution Protocol  Giao thức phân phối nhãn hỗ trợ định tuyến ràng buộc   CR-LSP  Constraint-based Routing Label Switched Path  Đường chuyển mạch nhãn được định tuyến ràng buộc   CSPF  Constraint-based Shortest Path First  Thuật toán tìm đường dẫn ngắn nhất trước tiên dựa trên định tuyến ràng buộc   DiffServ  Differentiated Service  Phân biệt dịch vụ   DLCI  Data Link Connection Identifier  Thành phần nhận dạng giao diện liên kết dữ liệu   DSCP  Differentiated Service Code Point  Mã phân biệt dịch vụ   EBGP  External Border Gateway Protocol  Giao thức định tuyến cổng biên ngoại miền   EGP  External Gateway Protocol  Giao thức định tuyến ngoại miền   ER  Explicite Route  Đường tường minh   ERO  Explicite Route Object  Đối tượng đường tường minh   EXP  Experimetal Bit  Trường thực nghiệm   FEC  Forwarding Equivalence Class  Lớp chuyển tiếp tương đương   FIB  Forwarding Information Base  Cơ sở thông tin chuyển tiếp   FIS  Fault Information Signal  Tín hiệu thông báo xảy ra lỗi   FR  Frame-Relay  Công nghệ Frame-Relay   FRS  Fault Recovery Signal  Tín hiệu thông báo khôi phục lỗi   FTN  FEC to NHLFE Map  Ánh xạ FEC sang NHLFE   GMPLS  Generalized MPLS  MPLS tập trung   IBGP  Internal Border Gateway Protocol  Giao thức định tuyến cổng biên nội miền   IEEE  Institute of Electrical and Electronics Engineers  Viện các kỹ sư điện và điện tử nghiên cứu tiêu chuẩn quốc tế   IETF  Internet Engineering Task Force  Lực lượng nghiên cứu Internet   IGP  Interior Gateway Protocol  Giao thức định tuyến nội miền   ILM  Incoming Label Map  Ánh xạ nhãn đầu vào   IP  Internet Protocol  Giao thức Internet   IPv4, IPv6  Internet Protocol version 4, 6  Giao thức Internet phiên bản 4, 6   IS-IS  Intermediate System – Intermediate System  Giao thức định tuyến giữa các hệ thống trung gian   LC-ATM  Label Controlled ATM  Giao thức ATM điều khiển nhãn   LDP  Label Distribution Protocol  Giao thức phân phối nhãn   LER  Label Edge Router  Bộ chuyển mạch nhãn tại biên   LFIB  Label Forwarding Information Base  Cơ sở thông tin chuyển tiếp nhãn   LIB  Label Information Base  Cơ sở thông tin nhãn   LSA  Link-State Advertisement  Bản tin quảng bá trạng thái liên kết   LSP  Label Switched Path  Đường chuyển mạch nhãn   LSR  Label Switching Router  Bộ chuyển mạch nhãn   MNS  MPLS module for NS  Module mô phỏng MPLS cho NS   MPLS  Multiprotocol Label Switching  Chuyển mạch nhãn đa giao thức   MPLS-TE  Multiprotocol Label Switching-Traffic Engineering  Kỹ thuật lưu lượng trong chuyển mạch nhãn đa giao thức   MTU  Maximum Transfer Unit  Đơn vị truyền tải tối đa   NAM  Network Animator  Mô hình hóa mạng mô phỏng NS   NGN  Next-Generation Network  Mạng thế hệ kế tiếp   NHLFE  Next Hop Label Forwarding Entry  Chỉ mục nhãn chuyển tiếp kế tiếp   NHRP  Next Hop Resolution Protocol  Giao thức phân giải địa chỉ   NLRI  Network Layer Reachability Information  Thông tin khả tới tại lớp mạng   NS  Network Simulator  Phần mềm mô phỏng mạng   OSI  Open System Interconnection  Kết nối hệ thống mở   OSPF  Open Shortest Path First  Giao thức định tuyến mở đường dẫn ngắn nhất trước tiên   PID  Protocol Identifier  Thành phần nhận dạng giao thức   PHP  Penultimate Hop Popping  Gỡ nhãn ở chặng cuối   PIL  Protection Ingress LSR  LSR bảo vệ đầu vào   PML  Protection Merging LSR  LSR khôi phục   POR  Point of Repair  Điểm sửa chữa   PPP  Point-to-Point Protocol  Giao thức điểm-điểm   PSL  Path Switch LSR  LSR chuyển mạch đường   PVC  Permanent Virtual Circuit  Kết nối ảo tĩnh   RFC  Request for Comment  Các khuyến nghị   RIB  Routing Information Base  Cơ sở thông tin định tuyến   RSVP  Resource Reservation Protocol  Giao thức dành riêng tài nguyên   SONET  Sychronous Optical Network  Mạng quang đồng bộ   SPF  Shortest Path First  Thuật toán định tuyến đường dẫn ngắn nhất trước tiên   TCP  Transmission Control Protocol  Giao thức điều khiển truyền tải   TE  Traffic Engineering  Kỹ thuật lưu lượng   TLV  Type, Length, Value  Loại, độ dài, giá trị   TTL  Time to live  Thời gian tồn tại của gói tin   ToS  Type of Service  Loại dịch vụ của gói tin   UDP  User Datagram Protocol  Giao thức dữ liệu người dùng   LỜI MỞ ĐẦU Với rất nhiều ưu điểm vượt trội so với các công nghệ định tuyến, chuyển mạch IP truyền thống, kỹ thuật chuyển mạch nhãn MPLS nói chung cũng như các ứng dụng nâng cao và phổ biến của MPLS như MPLS-VPN, MPLS-TE, MPLS-AToM, MPLS-VPLS, MPLS-QoS,…nói riêng đang dần trở thành những thành phần nền tảng thiết yếu trong hệ thống mạng của các nhà cung cấp dịch vụ mạng trên toàn thế giới. Ngày nay với xu hướng hội tụ và tích hợp dịch vụ, tích hợp ứng dụng của các hệ thống viễn thông khác nhau vào một nền tảng mạng chung nhất, mạng thế hệ kế tiếp NGN, vai trò truyền tải lưu lượng của MPLS và các ứng dụng nâng cao của nó lại càng trở nên quan trọng. VNPT là một trong những nhà khai thác và vận hành mạng đầu tiên ở Việt Nam ứng dụng MPLS vào cơ sở hạ tầng mạng viễn thông của mình. Hiện nay mạng NGN của VNPT đã phát triển tới mặt phẳng hai, các mạng MetroEthernet cùng các ứng dụng nâng cao của MPLS như MPLS-TE, MPLS-QoS, MPLS-AToM, MPLS-VPLS sắp tới sẽ được xây dựng và triển khai nhằm đáp ứng nhu cầu truyền tải lưu lượng không chỉ ngày một tăng cao về dung lượng mà còn ngày một đa dạng về loại hình dịch vụ từ phía khách hàng tại các đô thị lớn. Kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE là một trong những công nghệ chủ chốt khi triển khai một hạ tầng mạng chuyển mạch nhãn MPLS, cho phép tối ưu hóa đường truyền của lưu lượng, từ đó sử dụng hiệu quả các nguồn tài nguyên trong mạng đồng thời giảm thiểu tình trạng tắc nghẽn kéo dài hoặc sử dụng lãng phí các nguồn tài nguyên của mạng. Kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE có kiến trúc khá phức tạp với nhiều thành phần, một trong những vấn đề quan trọng nhất khi triển khai kỹ thuật này là đảm bảo giảm thiểu ảnh hưởng của các sự cố tới việc truyền tải lưu lượng ở tốc độ cao trong miền MPLS. Các phương thức bảo vệ, khôi phục trong MPLS đã được nghiên cứu và phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu này. Đồ án tốt nghiệp tìm hiểu những kiến thức cơ bản về kỹ thuật MPLS, MPLS-TE, tiếp đến tập trung nghiên cứu, mô phỏng và khảo sát hoạt động của các mô hình bảo vệ, khôi phục đường trong MPLS-TE theo một số tiêu chí cụ thể, nhằm đưa ra các đánh giá, nhận xét và so sánh hiệu năng hoạt động của chúng. Từ đó, đồ án đưa ra một số giải pháp lựa chọn mô hình bảo vệ, khôi phục tối ưu nhất trong kỹ thuật lưu lượng MPLS-TE. Đồ án được trình bày thành ba chương như sau: Chương 1: Các đặc điểm kỹ thuật của chuyển mạch nhãn đa giao thức Chương 2: Kỹ thuật lưu lượng trong MPLS và các cơ chế bảo vệ, khôi phục Chương 3: Mô phỏng và khảo sát một số cơ chế bảo vệ, khôi phục đường trong MPLS-TE Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thày giáo hướng dẫn khoa học của đồ án, TS. Nguyễn Tiến Ban, thày đã tận tình định hướng phương pháp tiếp cận, nghiên cứu khoa học, hướng dẫn các vấn đề chuyên môn cho em không chỉ với đồ án tốt nghiệp lần này mà còn trong suốt những năm tháng em học tập tại Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông. Em cũng xin cảm ơn trân trọng tất cả các thày cô giáo trong bộ môn Mạng Viễn Thông, khoa Viễn Thông 1, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, thày giáo KS. Nguyễn Đình Long và cô giáo ThS. Nguyễn Thị Thu Hằng, các thày cô đã dìu dắt em trong những ngày tháng thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học đầu tiên, trong quá trình học tập trên lớp, cho tới khi thực tập chuyên sâu tại bộ môn và làm đồ án tốt nghiệp. Hà Nội, ngày 16 tháng 12 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Tuấn Anh CHƯƠNG 1 CÁC ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT CỦA CHUYỂN MẠCH NHÃN ĐA GIAO THỨC 1.1 Giới thiệu chung về MPLS Các nhà cung cấp dịch vụ mạng ngày nay luôn phải đương đầu với nhiều thách thức đặt ra từ nhu cầu chuyển phát thông tin không chỉ ngày một tăng cao về dung lượng mà còn ngày một đa dạng về loại hình dịch vụ của người sử dụng. Cơ chế truyền tải gói tin IP truyền thống có một vài nhược điểm và ngày nay ngày càng nhiều các nhà cung cấp dịch vụ mạng nhận ra sự cần thiết phải có một cơ chế truyền tải thông tin mới. 1.1.1 Các tiền đề phát triển MPLS Kỹ thuật chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS (Multiprotocol Label Switching) là một kỹ thuật cho phép truyền tải gói tin qua mạng với một hiệu năng cao. Thuật ngữ đa giao thức (Multiprotocol) nhấn mạnh rằng MPLS áp dụng được cho tất cả các giao thức lớp mạng như IPv4, IPv6, IPX, AppleTalk, v.v.. và với những phát triển mới nhất của MPLS như MPLS-AToM hay MPLS-VPLS thì kỹ thuật này cũng áp dụng được cho một số các giao thức lớp liên kết dữ liệu phổ biến như Ethernet, IEEE802.1Q, ATM, Frame Relay, PPP, HDLC, v.v.. MPLS hoạt động tốt trên bất kỳ các giao thức lớp liên kết dữ liệu nào, kỹ thuật này được xem là một dạng công nghệ lai, kết hợp những đặc tính tốt nhất của định tuyến trên lớp mạng (Layer 3 Routing) và chuyển mạng tại lớp liên kết dữ liệu (Layer 2 Switching). Trong mạng chuyển mạch kênh (Circuit Switching), tính thông minh chủ yếu tập trung ở mạng lõi (Core). Các thiết bị thông minh của mạng đều đặt trong mạng lõi như các tổng đài Toll, tổng đài Transit, Exchange hay Tandem, MSC, … Các thiết bị kém thông minh hơn thì đặt tại khu vực mạng biên (Edge), ví dụ như các tổng đài nội hạt hay tổng đài truy nhập. Trong mạng chuyển mạch gói (Packet Switching), tính thông minh của mạng càng được đưa ra khu vực biên thì hệ thống mạng càng hoạt động hiệu quả. Đối với mạng truyền tải IP truyền thống, tính thông minh của mạng vẫn tập trung tại khu vực mạng lõi, có một vài nhược điểm lớn như tất cả các thiết bị trong mạng cần phải có thông tin về toàn bộ hệ thống mạng để có thể truyền tải thông tin; quá trình định tuyến phải xảy ra trên từng thiết bị riêng lẻ; cơ chế truyền tải gói tin chỉ dựa trên địa chỉ IP đích. Tính thông minh tập trung tại khu vực mạng lõi dẫn đến hệ quả là các thiết bị tại khu vực này luôn luôn phải chịu lượng tải rất cao. Do vậy đối với mạng IP ngày nay, khi nhu cầu chuyển phát không chỉ dung lượng dữ liệu ngày một tăng cao mà còn loại hình dữ liệu ngày một đa dạng thì vấn đề đẩy tính thông minh của mạng ra khu vực biên càng trở nên thiết yếu. Trong mạng truyền tải lưu lượng sử dụng MPLS, tính thông minh của mạng được đưa ra khu vực mạng biên, do đó nâng cao hiệu quả hoạt động của hệ thống mạng. Các t