✅ 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.

🗂️ 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.

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

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

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).

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

6️⃣ 효율성 개선 기술

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

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.

✅ MPLS 네트워크 구조 최종 다이어그램 ()

MPLS 네트워크
├─ MPLS 라벨 기반 전달 구조
│   ├─ LER (Label Edge Router)
│   ├─ LSR (Label Switch Router)
│   └─ FEC (Forwarding Equivalence Class)
│
├─ 라벨 관리 및 분배 프로토콜
│   ├─ LDP (기존 방식)
│   └─ Segment Routing (IGP 확장)
│       ├─ Node ID
│       ├─ Prefix SID (Node SID)
│       └─ Adjacency SID
│
├─ 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)
│
├─ 트래픽 엔지니어링(TE)
│   ├─ RSVP-TE (자원 예약 기반 명시적 TE)
│   └─ SRTE (Segment Routing 기반 TE, 최신 방식)
│
├─ 장애 대응 및 복구 기술 (Fast Reroute)
│   ├─ 기본 FRR
│   ├─ LFA
│   ├─ rLFA
│   └─ TI-LFA (Segment Routing 기반)
│
├─ 효율성 개선 기술
│   └─ PHP (Penultimate Hop Popping)
│
└─ 중앙 집중적 관리 (PCE 기반)
    ├─ PCE (중앙 집중적 경로 계산 및 관리)
    └─ PCC (라우터 내 클라이언트 기능)

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