MPLS Overview

 

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✅ MPLS(Multi-Protocol Label Switching) 네트워크 구조 및 개념 설명

📌 MPLS 개요

MPLS는 IP 기반 네트워크에서 패킷 전달 시, IP 주소 대신 **라벨(Label)**을 이용하여
빠르고 효율적인 경로 설정과 트래픽 엔지니어링(TE), 다양한 VPN 서비스 제공을 가능하게 하는 네트워크 기술입니다.

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🗂️ MPLS 네트워크의 완전한 구조적 이해

1️⃣ MPLS 패킷 전달 기본 구조

• LER (Label Edge Router)
  MPLS 네트워크의 경계 라우터로, 패킷에 라벨을 추가(ingress)하거나 제거(egress).
• LSR (Label Switch Router)
  MPLS 네트워크 중간에서 라벨 기반 패킷 포워딩.
• FEC (Forwarding Equivalence Class)
  동일하게 처리되는 트래픽을 그룹화하여 동일한 MPLS 라벨 부여.

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2️⃣ 라벨 관리 및 분배 프로토콜

• LDP (Label Distribution Protocol)
  기존 방식으로, 라벨 정보를 동적으로 분배하는 프로토콜.
• Segment Routing (SR, IGP 확장 기반)
  최근 발전된 방식으로, 라우팅 프로토콜 IGP(OSPF, IS-IS) 확장 통해 라벨을 분배. 따로 분배 프로토콜이 필요없음.
  • Node ID: 노드 고유 식별 (루프백 주소)
  • Prefix SID (Node SID 포함): 목적지 Prefix 식별 (전역적 SID)
  • Adjacency SID: 특정 링크를 나타내는 로컬 SID

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3️⃣ MPLS 기반의 다양한 VPN 서비스 유형

🌐 Layer 2 VPN 서비스

• VPWS (Virtual Private Wire Service)
  점대점 (P2P) 연결 제공.
• VPLS (Virtual Private LAN Service)
  멀티포인트(Multipoint-to-Multipoint) 연결, LAN 환경 제공.
• EVPN (Ethernet VPN)
  최신의 L2VPN 기술로, MAC 주소 학습과 컨트롤 플레인(BGP 기반)을 통해
  데이터센터 및 대규모 네트워크에 효율적인 멀티테넌트 Ethernet 서비스를 제공.

🌐 Layer 3 VPN 서비스

• 기본 MPLS L3VPN (VRF 기반, IPv4 VPN 제공)
• IPv6 VPN 서비스
  • 6PE (IPv6 Provider Edge): IPv6 트래픽을 MPLS 백본 상에서 IPv4 라벨로 운반 (Unicast MPLS)
• Multicast MPLS (mVPN)
  • MPLS를 통해 멀티캐스트 트래픽 전달, VPN 고객에게 멀티캐스트 서비스 제공

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4️⃣ 트래픽 엔지니어링 (TE: Traffic Engineering)

• RSVP-TE
  명시적으로 예약된 경로를 따라 자원 관리하며 트래픽 엔지니어링 수행 (기존 방식).
• SRTE (Segment Routing Traffic Engineering)
  중앙집중적 관리 또는 분산 관리를 통해 경로 상태 저장 없이 MPLS 라벨 스택을 통해 경로 최적화 제공 (최신 방식).

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5️⃣ MPLS 네트워크 장애 대응 및 복구 구조 (Fast Reroute)

• 기본 FRR (Fast Reroute)
  장애 시 신속히 우회 경로 전환 (50ms 이내)
• LFA (Loop-Free Alternate)
  장애 시 인접 노드로 즉각적 우회
• rLFA (Remote LFA)
  원격 노드(PQ Node)를 이용한 터널링 우회
• TI-LFA (Topology Independent LFA)
  Segment Routing 기반으로, 토폴로지 무관하게 100% 루프 없는 우회 경로 제공

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6️⃣ 효율성 개선 기술

• PHP (Penultimate Hop Popping)
  MPLS 라벨을 마지막에서 두 번째 라우터에서 미리 제거하여 Edge 라우터 부하 감소

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7️⃣ 중앙 집중형 경로 관리 (PCE 기반 관리 구조)

• PCE (Path Computation Element)
  네트워크 상태를 실시간 관리하여 최적 경로 계산 및 중앙 제어.
• PCC (Path Computation Client)
  PCE로부터 경로 계산 결과를 받아 MPLS/SR 네트워크 내에서 최적 경로 적용.

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✅ MPLS 네트워크 구조 최종 다이어그램 ()

MPLS 네트워크
├─ MPLS 라벨 기반 전달 구조
│   ├─ LER (Label Edge Router)
│   ├─ LSR (Label Switch Router)
│   └─ FEC (Forwarding Equivalence Class)
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├─ 라벨 관리 및 분배 프로토콜
│   ├─ LDP (기존 방식)
│   └─ Segment Routing (IGP 확장)
│       ├─ Node ID
│       ├─ Prefix SID (Node SID)
│       └─ Adjacency SID
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├─ MPLS 기반 VPN 서비스
│   ├─ Layer 2 VPN
│   │   ├─ VPWS (P2P)
│   │   ├─ VPLS (LAN)
│   │   └─ EVPN (Ethernet VPN, MAC 기반 BGP 컨트롤 플레인)
│   └─ Layer 3 VPN
│       ├─ MPLS L3VPN (IPv4 VPN, VRF)
│       ├─ IPv6 VPN
│       │   └─ 6PE (IPv6 over IPv4 MPLS)
│       └─ Multicast MPLS (mVPN, MPLS 멀티캐스트 서비스)
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├─ 트래픽 엔지니어링(TE)
│   ├─ RSVP-TE (자원 예약 기반 명시적 TE)
│   └─ SRTE (Segment Routing 기반 TE, 최신 방식)
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├─ 장애 대응 및 복구 기술 (Fast Reroute)
│   ├─ 기본 FRR
│   ├─ LFA
│   ├─ rLFA
│   └─ TI-LFA (Segment Routing 기반)
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├─ 효율성 개선 기술
│   └─ PHP (Penultimate Hop Popping)
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└─ 중앙 집중적 관리 (PCE 기반)
    ├─ PCE (중앙 집중적 경로 계산 및 관리)
    └─ PCC (라우터 내 클라이언트 기능)

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