MPLS (Multiprotocol Label Switching) یک تکنولوژی پیشرفته در شبکه‌های کامپیوتری است که به منظور بهبود عملکرد، سرعت و کارایی مسیریابی بسته‌های داده طراحی شده است. این پروتکل با استفاده از برچسب‌ها (Labels) به جای آدرس‌دهی کلاسیک IP، مسیرهای داده را به صورت مؤثرتری هدایت می‌کند. MPLS به ویژه در شبکه‌های بزرگ و پیچیده مورد استفاده قرار می‌گیرد و از آن برای بهبود کیفیت خدمات (QoS)، ایجاد VPN و پشتیبانی از مسیریابی چندپروتکلی استفاده می‌شود.

MPLS چیست؟

 Multiprotocol Label Switchingیک تکنولوژی مسیریابی پیشرفته است که به جای استفاده از آدرس‌های IP برای مسیریابی بسته‌های داده، از برچسب‌های (labels) کوتاه استفاده می‌کند. این برچسب‌ها به هر بسته داده اختصاص می‌یابند و باعث می‌شوند تا داده‌ها به طور سریع و کارآمد در شبکه هدایت شوند. MPLS قادر است به طور مؤثری داده‌ها را از طریق مسیرهای بهینه هدایت کرده و عملکرد شبکه را بهبود بخشد. این تکنولوژی می‌تواند در شبکه‌هایی با انواع پروتکل‌ها از جمله IPv4 و IPv6 استفاده شود.

MPLS به‌ویژه در شبکه‌های گسترده و پیچیده مانند ISP‌ها و شبکه‌های شرکتی برای مدیریت ترافیک داده و ارائه خدمات متنوع استفاده می‌شود. یکی از مزایای مهم آن این است که باعث می‌شود تا بسته‌های داده به صورت پیش‌بینی‌شده و بدون نیاز به پردازش‌های پیچیده مسیریابی در هر گره شبکه هدایت شوند. این ویژگی‌ها باعث کاهش تأخیر در انتقال داده می‌شوند که برای برنامه‌های حساس به تأخیر مانند VoIP و ویدئوکنفرانس حیاتی است.

کاربردهای رایج MPLS در شبکه‌های سازمانی

• ایجاد شبکه‌های خصوصی مجازی (VPN)
• اولویت‌بندی ترافیک برای VoIP و ویدئو کنفرانس
• مهندسی ترافیک (Traffic Engineering)
• اتصال سریع به شبکه‌های خارج از کشور
• بهبود مقیاس‌پذیری و انعطاف‌پذیری شبکه‌های سازمانی
• بهینه‌سازی استفاده از پهنای باند
• پشتیبانی از چندین پروتکل و شبکه‌های پیچیده
• امنیت و پایداری بیشتر در شبکه‌های بزرگ

MPLS چگونه کار می‌کند؟

MPLS از یک روش منحصر به فرد برای مسیریابی بسته‌ها استفاده می‌کند که به جای وابستگی به پروتکل‌های مسیریابی سنتی مانند IP، از برچسب‌های (Labels) استفاده می‌کند. این برچسب‌ها به بسته‌ها اختصاص داده می‌شوند و این برچسب‌ها به‌طور خاص مسیر را تعیین می‌کنند. زمانی که یک بسته وارد شبکه MPLS می‌شود، در ابتدا یک برچسب اختصاصی به آن داده می‌شود که نشان‌دهنده مسیر عبوری آن است. سپس هر روتر در مسیر، با استفاده از برچسب بسته را به گام بعدی هدایت می‌کند.

در هر روتر MPLS از یک جدول به نام LSR (Label Switching Router) استفاده می‌کند که شامل برچسب‌هایی است که به بسته‌های داده اختصاص داده شده و مسیرهای مجاز را نشان می‌دهد. هر روتر از این برچسب برای هدایت سریع بسته‌ها بدون نیاز به تحلیل محتوای IP استفاده می‌کند. این کار باعث می‌شود تا پردازش هر بسته در هر روتر به‌طور چشمگیری سریع‌تر و کارآمدتر انجام شود.

مراحل انجام کار MPLS

1. برچسب‌گذاری بسته‌ها:

زمانی که یک بسته وارد شبکه MPLS می‌شود، روتر اولیه به آن یک برچسب اختصاص می‌دهد. این برچسب که معمولاً یک عدد منحصر به فرد است، تعیین می‌کند که بسته باید از کدام مسیر عبور کند.

2. انتقال بسته با برچسب:

پس از دریافت بسته هر روتر در مسیر بر اساس برچسب موجود، تصمیم می‌گیرد که بسته را به کدام روتر بعدی ارسال کند. این عملیات نیازی به تجزیه و تحلیل محتوای بسته ندارد و تنها برچسب برای تصمیم‌گیری استفاده می‌شود.

3. مسیریابی بر اساس برچسب:

هر روتر در شبکه MPLS یک جدول به نام LSR دارد که مشخص می‌کند هر برچسب باید به کدام خروجی هدایت شود. این عمل باعث می‌شود که روترها مسیرهای تعیین‌شده را سریع‌تر از مسیریابی معمولی IP دنبال کنند.

4. حذف برچسب هنگام رسیدن به مقصد:

زمانی که بسته به مقصد نهایی خود می‌رسد، روتر آخرین مرحله برچسب را از بسته حذف می‌کند و آن را به مقصد نهایی (معمولاً یک روتر استاندارد) ارسال می‌کند. این کار فرآیند انتقال را تکمیل می‌کند.

5. تأمین QoS:

در حین این مراحل MPLS قادر است کیفیت خدمات (QoS) را با اولویت‌بندی بسته‌ها تنظیم کند، به‌ویژه برای داده‌هایی که نیاز به تأخیر کم دارند، مانند تماس‌های VoIP یا ویدئو کنفرانس. این تضمین می‌کند که ترافیک حساس به تأخیر به‌صورت اولویت‌دار منتقل شود.

بررسی مفاهیم Label، LSR و LSP در MPLS

• برچسب (Label)

در شبکه‌های MPLS برچسب یک عدد منحصر به فرد است که به هر بسته داده اختصاص داده می‌شود. این برچسب برای هدایت بسته‌ها از طریق شبکه MPLS استفاده می‌شود و به جای انجام مسیریابی مبتنی بر آدرس IP بسته‌ها بر اساس برچسب‌های خود مسیریابی می‌شوند. برچسب‌ها در هر مرحله از انتقال بسته در روترها تغییر می‌کنند، که باعث می‌شود عملیات مسیریابی سریع‌تر و کارآمدتر باشد.

• LSR

 LSRیک نوع روتر است که در شبکه MPLS استفاده می‌شود و مسئول پردازش بسته‌ها بر اساس برچسب‌هاست. هنگامی که بسته وارد LSR می‌شود، روتر با استفاده از جدول LSR، برچسب را خوانده و تصمیم می‌گیرد که بسته را به کدام مسیر ارسال کند. LSR ها به جای استفاده از آدرس IP برای مسیریابی، از برچسب‌ها برای تصمیم‌گیری سریع‌تر و با کارایی بیشتر استفاده می‌کنند.

LSP

 LSPمسیری است که در شبکه MPLS برای انتقال بسته‌ها بر اساس برچسب‌ها تعیین می‌شود. این مسیرها به‌طور پیش‌فرض و از پیش پیکربندی‌شده در شبکه انتخاب می‌شوند و هر بسته از این مسیر مشخص عبور می‌کند. LSP ها به‌طور معمول توسط پروتکل‌هایی مانند RSVP-TE یا CR-LDP برای تخصیص مسیرهای برچسبی در شبکه ایجاد می‌شوند و به‌طور قابل‌توجهی باعث بهبود عملکرد شبکه، کاهش تأخیر و افزایش کارایی می‌شوند.

مزایا و معایب MPLS