Multiprotocol Label Switching (MPLS) adalah suatu mekanisme  jaringan tingkat tinggi telekomunikasi yang mengarahkan dan membawa data dari satu jaringan ke node berikutnya. MPLS memudahkan membuat "virtual link" antara node yang jauh dan dapat merangkum paket dari berbagai protokol jaringan.

Dalam sebuah jaringan MPLS, paket data diberi label. Keputusan Packet-forwarding dibuat semata-mata pada isi dari label ini, tanpa perlu memeriksa paket itu sendiri. Hal ini memungkinkan seseorang untuk membuat end-to-end sirkuit di semua jenis media transportasi, menggunakan protokol apapun. Manfaat utama adalah untuk menghilangkan ketergantungan pada suatu teknologi layer Data Link, seperti ATM, frame relay, SONET atau Ethernet, dan menghilangkan kebutuhan untuk beberapa jaringan Layer 2 untuk memenuhi berbagai jenis lalu lintas.

MPLS beroperasi pada model OSI Layer yang biasanya berada diantara Layer 2 (Data Link Layer) dan Layer 3 (Network Layer), dan karenanya sering disebut sebagai "Layer 2.5" protokol. Ini dirancang untuk menyediakan data terpadu untuk membawa layanan berbasis circuit-klien dan klien packet switching yang memberikan model layanan datagram. Ini dapat digunakan untuk membawa berbagai jenis lalu lintas, termasuk paket IP, dan juga ATM, SONET dan frame Ethernet.

Sejumlah teknologi berbeda yang sebelumnya dikerahkan dasarnya identik dengan tujuan seperti frame relay dan ATM. Teknologi MPLS telah berevolusi dengan kekuatan dan kelemahan dari ATM. Banyak insinyur setuju bahwa jaringan ATM harus diganti dengan sebuah protokol yang memerlukan lebih sedikit overhead, sambil menyediakan layanan connection-oriented untuk frame variabel yang panjang. MPLS saat ini menggantikan beberapa teknologi ini di pasar. Hal ini sangat mungkin bahwa MPLS akan sepenuhnya menggantikan teknologi ini di masa depan, dengan demikian menyelaraskan teknologi ini dengan teknologi saat ini dan masa depan kebutuhan.

Secara khusus, MPLS membagi-bagikan sel-switching dan protokol sinyal dari ATM. MPLS mengakui bahwa sel-sel kecil ATM tidak diperlukan dalam inti jaringan modern, karena jaringan optik modern (Pada tahun 2008) sangat cepat (40 Gbit / s ), bahkan paket penuh 1500 byte tidak signifikan dikenakan real-time antrian penundaan (kebutuhan untuk mengurangi penundaan seperti, untuk mendukung lalu lintas suara - adalah motivasi untuk sifat sel ATM). Pada saat yang sama, MPLS berusaha untuk melestarikan dan merekayasa lalu lintas out-of-band kontrol yang membuat frame relay dan ATM pada penggelaran jaringan skala besar menjadi menarik. Sementara manfaat manajemen lalu lintas migrasi ke MPLS sangat berharga (kehandalan yang lebih baik.

MPLS awalnya diusulkan oleh sekelompok insinyur dari Ipsilon Networks, bermula dari "IP Switching" teknologi, yang didefinisikan hanya untuk bekerja di atas ATM, tidak mencapai dominasi pasar. Cisco Systems, Inc, memperkenalkan sebuah proposal yang terkait, tidak terbatas pada transmisi ATM, yang disebut "Tag Switching". Itu adalah proprietary Cisco proposal, dan dinamai "Label Switching". Itu diserahkan kepada IETF untuk terbuka standardisasi. Kerja IETF terlibat proposal dari vendor lainnya, dan pengembangan konsensus fitur protokol yang dikombinasikan dari beberapa vendor 'bekerja.

Salah satu motivasi awal adalah untuk memungkinkan penciptaan switch sederhana berkecepatan tinggi, karena untuk jangka waktu yang signifikan mustahil untuk meneruskan paket IP sepenuhnya di hardware. Namun, kemajuan dalam VLSI telah membuat perangkat seperti itu menjadi vmungkin. Oleh karena itu keuntungan dari MPLS terutama berkisar pada kemampuan untuk mendukung layanan beberapa model dan melakukan manajemen lalu lintas. MPLS juga menawarkan kerangka kerja pemulihan yang kuat yang melampaui perlindungan sederhana pada cincin jaringan optik sinkronis (SONET / SDH)

Bagaimana MPLS Bekerja

MPLS bekerja dengan awalan paket dengan header MPLS, mengandung satu atau lebih "label". Ini disebut label stack. Setiap label stack entri berisi empat bidang:

 Paket MPLS berlabel ini diaktifkan setelah label lookup / switch bukan IP lookup ke dalam tabel. Sebagaimana disebutkan di atas, ketika MPLS dikandung, label lookup dan label switching lebih cepat daripada RIB (tabel routing, atau Routing Information Base) lookup karena mereka dapat terjadi secara langsung di dalam switched fabric dan tidak diaktifkan CPU.

Entri dan exit point dari jaringan MPLS disebut Label Edge Router (LER), yang masing-masing, mem-push ke label paket masuk MPLS dan mem-pop dari paket keluar. Router yang melakukan routing hanya berdasarkan label disebut Label Switch Router (LSR). Pada beberapa aplikasi, paket diajukan ke LER sudah dapat memiliki label, sehingga mendorong kedua label baru LER ke paket.

Label ini didistribusikan antara LER dan LSR menggunakan "Label Distribution Protocol" (LDP). Label Switch Router dalam jaringan MPLS secara teratur mengganti label dan reachability dalam pertukaran informasi dengan satu sama lain menggunakan prosedur standar dalam rangka membangun sebuah gambaran lengkap tentang jaringan, mereka kemudian dapat digunakan untuk meneruskan paket Label Switch Paths (LSP) yang ditetapkan oleh operator jaringan untuk berbagai tujuan, seperti untuk membuat IP berbasis jaringan Virtual Private Networks atau untuk rute lalu lintas di sepanjang jalur tertentu melalui jaringan. Dalam banyak hal, LSP tidak berbeda dari PVC di ATM atau Frame Relay jaringan, kecuali bahwa mereka tidak tergantung pada teknologi Layer 2 tertentu.

Dalam konteks khusus berbasis MPLS Virtual Private Network (VPN), yang berfungsi sebagai LSR ingress atau jalan keluar router ke VPN sering disebut PE (Provider Edge) router. Perangkat yang berfungsi hanya sebagai router transit sama-sama disebut P (Provider) router. Tugas P router secara signifikan lebih mudah daripada sebuah router PE, sehingga mereka dapat lebih rumit dan mungkin lebih bisa diandalkan karena hal ini.

Ketika sebuah paket unlabeled memasuki router ingress dan perlu untuk diteruskan ke terowongan MPLS, router pertama harus menentukan paket forwarding equivalence class (FEC), dan kemudian memasukkan satu atau lebih label di paket baru yang dibentuk MPLS header. Paket kemudian diteruskan ke router hop berikutnya untuk terowongan ini.

Ketika sebuah paket berlabel diterima oleh router MPLS, label paling atas diperiksa. Berdasarkan isi label swap, push (memaksakan) atau pop (buang), operasi dapat dilakukan pada label paket stack. Prebuilt router dapat memiliki tabel lookup yang memberitahu mereka bahwa jenis operasi yang harus dilakukan berdasarkan label paling atas paket yang masuk sehingga mereka dapat memproses paket dengan sangat cepat.

Dalam operasi swap,  label yang telah di swap diganti dengan label baru, dan paket diteruskan sepanjang jalan yang terkait dengan label baru.

Dalam operasi push, label baru didorong di atas label yang ada, secara efektif "encapsulating" paket dalam lapisan lain MPLS. Hal ini memungkinkan hirarkis routing paket MPLS. Khususnya, ini digunakan oleh MPLS VPN.

Dalam operasi pop, label dihapus dari paket. Proses ini disebut "decapsulation". Jika label pop terakhir yang muncul pada label stack , maka paket MPLS meninggalkan jalurnya. Hal ini biasanya dilakukan oleh router egress.

Selama operasi ini, isi dari paket di bawah tumpukan Label MPLS tidak diperiksa. Memang transit router biasanya hanya perlu memeriksa label tumpukan paling atas. Para penyampaian paket dilakukan berdasarkan isi dari label, yang memungkinkan "independen protokol packet forwarding" yang tidak perlu untuk melihat sebuah protokol tergantung pada tabel routing dan menghindari awalan IP terpanjang di setiap hop.

Pada router egress, ketika label terakhir telah muncul, hanya payload packet. Ini dapat menjadi suatu IP paket, atau dari sejumlah jenis lain payload paket. Egress router harus memiliki informasi routing payload packet, karena itu harus maju tanpa bantuan tabel label lookup. MPLS transit router tidak memiliki ketentuan tersebut.

Dalam beberapa kasus khusus, label terakhir juga dapat muncul turun di penultima hop (hop sebelum egress router) yang disebut Penultimate Hop Popping (PHP). Ini mungkin menarik dalam kasus-kasus di mana jalan keluar router memiliki banyak paket meninggalkan jalur MPLS, dan dengan demikian banyak sekali menghabiskan jumlah waktu CPU ini. Dengan menggunakan PHP, transit router yang terhubung langsung ke router egress ini offload secara efektif offload, karena muncul label terakhir sendiri.

MPLS dapat memanfaatkan infrastruktur jaringan ATM yang ada, sebagai aliran yang diberi label dapat dipetakan ke ATM Virtual circuit identifier, dan sebaliknya.

MPLS tidak dapat dibandingkan dengan IP sebagai entitas yang terpisah karena bekerja sama dengan IP dan IP routing protokol IGP. MPLS memberikan jaringan IP rekayasa lalu lintas sederhana, kemampuan untuk mengangkut Layer 3 (IP) VPN dengan ruang alamat yang tumpang tindih, dan dukungan untuk Layer 2 pseudowires (bersama berbagai Transportasi Lebih dari MPLS, atau ATOM). Router dengan programmable CPU dan tanpa LSP dapat:

Dalam jaringan IP murni, jalan terpendek ke tempat tujuan dipilih bahkan ketika itu menjadi lebih padat. Sementara itu, dalam sebuah jaringan IP dengan MPLS Traffic Engineering CSPF routing, kendala seperti RSVP bandwidth dari link yang dilewati juga dapat dipertimbangkan sedemikian rupa sehingga jalur terpendek dengan bandwidth yang tersedia akan dipilih. MPLS Traffic Engineering bergantung pada penggunaan TE ekstensi untuk OSPF atau IS-IS dan RSVP. Selain kendala RSVP bandwidth, pengguna juga dapat menetapkan batasan mereka sendiri dengan menetapkan atribut link dan persyaratan khusus untuk rute (atau tidak untuk rute) atas hubungan dengan atribut-atribut tertentu

Frame relay bertujuan untuk membuat lebih efisien penggunaaan sumber daya fisik yang ada, yang memungkinkan untuk layanan data underprovisioning oleh perusahaan telekomunikasi (telcos) kepada pelanggan mereka, sebagai klien yang kemungkinan besar tidak akan memanfaatkan layanan data 100 persen dari waktu. Dalam tahun-tahun terakhir, frame relay telah mendapatkan reputasi yang buruk di beberapa pasar karena bandwidth yang berlebihan dari pemindah bukuan oleh telcos ini.

AT & T per April 2007 yang merupakan penyedia layanan frame relay yang terbesar  di Amerika Serikat, dengan jaringan lokal di 22 negara bagian, ditambah jaringan nasional dan internasional. Nomor ini diharapkan untuk beralih antara tahun 2007 dan 2009 ketika sebagian besar kontrak frame relay ini berakhir. Banyak pelanggan yang akan migrasi dari frame relay untuk MPLS over IP atau Ethernet dalam dua tahun berikutnya, yang dalam banyak kasus akan mengurangi biaya dan meningkatkan kinerja pengelolaan dan wide area network mereka.

Sementara protokol dan teknologi yang mendasari berbeda, baik MPLS dan ATM menyediakan layanan yang berorientasi koneksi untuk mengangkut data melalui jaringan komputer. Pada kedua teknologi, koneksi isyarat antara endpoint pada sambungan Negara dipertahankan pada setiap node dalam path, dan teknik enkapsulasi yang digunakan untuk membawa data melalui sambungan. Termasuk perbedaan dalam signaling protokol (RSVP / LDP untuk MPLS dan PNNI: Private Network-to-Network Interface untuk ATM) masih tetap ada perbedaan yang signifikan dalam perilaku teknologi.

Perbedaan yang paling signifikan adalah dalam transportasi dan metode enkapsulasi. MPLS mampu bekerja dengan panjang variabel sementara ATM mengangkut paket-paket berukuran tetap (53 byte) sel. Paket harus tersegmentasi, diangkut dan berkumpul kembali melalui jaringan ATM menggunakan lapisan adaptasi, yang menambahkan kompleksitas signifikan dan overhead ke aliran data. MPLS, di sisi lain, hanya menambahkan label ke kepala masing-masing paket dan mengirimkan pada jaringan.

Perbedaan ada  juga  dalam sifat hubungan. Koneksi MPLS (LSP) adalah searah-data yang memungkinkan hanya mengalir dalam satu arah antara dua endpoint. Membangun komunikasi dua arah antara endpoint memerlukan sepasang LSP yang akan didirikan. Karena LSP 2 diperlukan untuk konektivitas, data yang mengalir dalam arah maju dapat menggunakan jalan yang berbeda dari data yang mengalir dalam arah sebaliknya. ATM point-to-point koneksi (virtual circuit), di sisi lain, adalah dua arah, memungkinkan data yang mengalir di kedua arah di atas jalan yang sama (hanya sambungan ATM SVC bidirectional; PVC sambungan ATM searah).

Kedua ATM dan MPLS mendukung tunneling koneksi dalam koneksi. MPLS menggunakan label susun untuk mencapai ATM ini secara sementara menggunakan jalur virtual. MPLS dapat terdiri dari tumpukan beberapa label untuk membentuk terowongan di dalam terowongan. Jalan virtual ATM indikator (VPI) dan Virtual circuit indikator (VCI) keduanya dilaksanakan bersamaan dalam header sel, membatasi ATM untuk tingkat satu tunnelling.

Keuntungan tunggal terbesar yang MPLS miliki lebih dari ATM adalah bahwa itu dirancang dari awal untuk menjadi pelengkap ke IP. Router modern mampu mendukung MPLS dan IP native di antarmuka yang umum, operator jaringan memungkinkan fleksibilitas yang besar dalam desain dan operasi jaringan. ATM tidak kompatibel dengan IP dan membutuhkan adaptasi kompleks, sehingga relatif kurang cocok untuk hari ini di dalam dominasi jaringan IP.