#120 - Was ist eigentlich ein MPLS?

Heute dreht sich alles um das Thema: „Was ist eigentlich ein MPLS?” 

Hinter der Abkürzung MPLS verbirgt sich der englische Begriff Multiprotocol Label Switching.

Hierbei handelt es sich um eine Technologie, die in den späten 90 er Jahren entwickelt und eingeführt wurde, um eine schnelle Übertragungsrate von Sprachkommunikation und Datenkommunikation in einem Netzwerk zu gewährleisten.

Die MPLS-Technologie beruht dabei auf einem Label-basierten Weiterleitungsmechanismus. Im Gegensatz zum klassischen Datentransfer erfolgt die Routenberechnung, sprich die Weiterleitungsentscheidung hier nur einmal. Und zwar beim Eingang in das Netzwerk. Dabei werden die IP-Datenpakete entsprechend ihrer Priorität mit sogenannten Labels versehen und über einen vordefinierten Pfad durch ein verbindungsloses IP-Netz vermittelt. Gleichzeitig wird den IP-Datenpaketen die erforderliche Bandbreite zugewiesen und der Vorrang vor weniger wichtigen Paketen eingeräumt.

Aber bevor wir uns in Funktionsweise des MPLS-Multiprotocol Label Switching vertiefen, möchte ich Ihnen zunächst einmal die wichtigsten Bausteine des Multiprotocol Label Switching vorstellen.

Der Ingress Label Edge Router, der Egress Label Edge Router, der Label Switch Router (LSR) sowie der Label Switched Path (LSP)

• Der Ingress Label Edge Router ist für die Klassifizierung der eingehenden Pakete zuständig. Anhand der Zieladresse definiert bzw. signalisiert er den Label Switch Path und erweitert den IP Header des Pakets um den MPLS Header/ das Label.
• Der Egress Label Edge Router ist für das Entfernen des MPLS Header/ Label zuständig.
• Der Label Switch Router wird auch als Transit/Core-Router bezeichnet. Dieser leitet die Pakete anhand des Labels weiter und tauscht das Label gegebenenfalls aus, da diese nur zwischen 2 Hops gilt.
• Der Label Switched Path, ist die Gesamtstrecke zwischen dem Ingress und Egress Label Edge Router. Über diese Ende-zu-Ende Strecke werden die Pakete weitergeleitet. Dabei können Label Switched Paths statisch oder dynamisch etabliert werden.

Jetzt zurück zur Funktionsweise des Multiprotocol Label Switching.

Also grundsätzlich setzt der Einsatz von MPLS in IP-Netzwerken eine logische und physische Infrastruktur voraus, die aus MPLS-fähigen Routern besteht. Dabei operiert das Label-Verfahren vorrangig innerhalb eines autonomen Systems (AS), sprich einer Ansammlung verschiedener IP-Netze, die als Einheit verwaltet werden und über mindestens ein gemeinsames Interior Gateway Protocol (IGP) verbunden sind.

Bevor die einzelnen Pfade aufgebaut werden können, muss das verwendete IGP dafür sorgen, dass sich alle MPLS-Router untereinander erreichen können.

Sobald nun ein IP-Datenpaket in diesem MPLS-Netzwerk verschickt wird, erhält es vom Ingress-Router einen zusätzlichen MPLS-Header vor dem IP-Header des Pakets angehängt. Auf dem Übertragungsweg tauschen die einzelnen involvierten Label Switch Router das Label durch eine angepasste Variante mit eigenen Verbindungsinformationen wie Latenz, Bandbreite und Ziel-Hop, aus. Am Ende des Pfades wird das Label vom Egress Label Edge Router wieder aus dem IP-Header entfernt.

Sie können sich das ganze MPLS-Netz auch als eine Postfiliale vorstellen. Mal angenommen es ist Weihnachten und Sie möchte Pakete in der ganzen Welt verschicken. Sobald Sie die Pakete dem Postbeamten überreicht haben, versieht er sie mit unterschiedlich leuchtenden Länderkennzeichen. Der nächste Postbearbeiter, der für die Postsortierung zuständig ist, ordnet das Paket anhand dieses Kennzeichens der entsprechenden Poststelle des Empfängerland zu, ohne das er überhaupt die Adresse des Pakets genauer in Augenschein genommen hat. Genauso funktioniert es in einem MPLS-Netz:

Dank dem Label-basierten Weiterleitungsmechanismus werden Routing-Systeme entlastet und verfügbare Bandbreiten der Weitverkehrsnetze besser ausgelastet. Außerdem lässt sich durch das Multiprotocol Label Switching die Dienstgüte (Quality of Service (kurz QoS) ) in IP-Netzen bereitstellen und der Transport von Echtzeitdaten über paketbasierte Netze vereinfachen.

Sie sehen das MPLS-Verfahren bietet zahlreiche Vorteile.

Auch wenn die Vorzüge von MPLS insbesondere für Unternehmen und Einrichtungen mit verteilten Standorten interessant sind, bietet MPLS keine Immunität gegen Cyberangriffe. Das Attribut „privat“ steht in solchen Netzen nämlich nicht für Geheimhaltung und Verschlüsselung, sondern lediglich dafür, dass die verwendeten IP-Adressen nur intern erreichbar sind. Ohne zusätzliche Verschlüsselung werden sämtliche Informationen im Klartext übertragen. Daher gilt es neben der Verschlüsselung, sollten weitere Schutzmechanismen eingesetzt werden um die MPLS-fähigen Route gegen externe Zugriffe abzusichern

Alles in allem kann man sagen, dass das Multiprotocol Label Switching

• Erstklassige Performance bietet, da die vordefinierten Pfade für sehr schnelle Übertragungsgeschwindigkeiten sorgen und nur geringen Schwankungen unterliegen.
• Außerdem gewährleisten VPNs auf Basis von Multiprotocol Label Switching den Internet Providern eine Menge Spielraum bei der Ressourcenverteilung, was sich auch für die Kunden auszahlt. So können ganz spezifische Leistungspakete vereinbart und die Netze jederzeit problemlos erweitert werden.
• Zudem können Provider dank der MPLS-Infrastruktur verschiedene Quality-of-Service-Stufen anbieten. Die gemietete Bandbreite ist dabei keineswegs statisch, sondern ebenfalls klassifizierbar. Auf diese Weise lassen sich die gewünschten Dienste wie zum Beispiel VoIP priorisieren, um eine stabile Übertragung zu garantieren.

Kontakt: Ingo Lücker, [email protected]