MPLS（Multiprotocol Label Switching）は、通信事業者のネットワークで広く使われている転送技術です。パケットに「ラベル」という短い番号を付け、ルーターはそのラベルを見て転送します。CCNP ENARSIのVPN分野で、MPLSの動きとL3VPNの基本が問われます。
先に結論から
- MPLSでは、パケットの先頭に付けたラベルを見て転送します。
- ラベルは、ネットワークの入口で付け（プッシュ）、途中で付け替え（スワップ）、出口の手前で外します（ポップ）。
- ラベルの情報は、主にLDPというプロトコルでルーター同士が交換します。
- MPLS L3VPNでは、VRF・RD・RTを使って、お客さまごとのネットワークを分けます。
MPLSのラベル
ラベルは、レイヤー2のヘッダーとIPヘッダーの間に入る32ビットの情報です。
| 項目 | 長さ | 役割 |
|---|---|---|
| ラベル | 20ビット | 転送先を決める番号 |
| TC（Traffic Class） | 3ビット | QoSに使う |
| S（Bottom of Stack） | 1ビット | いちばん下のラベルかどうか |
| TTL | 8ビット | ループを防ぐ |
ラベルは重ねて付けられます（ラベルスタック）。L3VPNでは、転送用のラベルとVPN用のラベルの2枚を重ねて使います。
ルーターの役割
| 役割 | 説明 |
|---|---|
| CE（Customer Edge） | お客さま側のルーター。MPLSは使わない |
| PE（Provider Edge） | 事業者ネットワークの入口・出口。ラベルを付けたり外したりする |
| P（Provider） | 事業者ネットワークの内部。ラベルを付け替えて転送する |
ラベルの付け外しの流れ
- プッシュ：入口のPEが、IPパケットにラベルを付けます。
- スワップ：途中のPが、ラベルを次のルーター用の番号に付け替えて転送します。
- ポップ：ラベルを外します。多くの場合、出口のPEの1つ手前のルーターが外します（PHP：Penultimate Hop Popping）。
PHPを使うと、出口のPEはラベルを外す作業をせずにIPパケットとして処理できるので、負荷が減ります。出口のPEは、手前のルーターに「ラベルを外して送って」と伝えるために、特別なラベル（implicit null、値は3）を広告します。
ラベルを交換するLDP
LDP（Label Distribution Protocol）は、ルーター同士で「この宛先にはこのラベルを使って」という情報を交換するプロトコルです。隣のルーターの発見にはUDP、情報の交換にはTCPを使い、どちらもポート646です。
interface GigabitEthernet0/1
mpls ipインターフェースでmpls ipを設定すると、LDPが動き始めます。確認にはshow mpls ldp neighborやshow mpls forwarding-tableを使います。
MPLS L3VPNの基本
| 用語 | 役割 |
|---|---|
| VRF | PEの中で、お客さまごとに経路表を分ける |
| RD（Route Distinguisher） | 同じIPアドレスでも区別できるように、経路に付ける識別子 |
| RT（Route Target） | どのVRFに経路を取り込むかを決めるタグ |
| MP-BGP | PE同士で、お客さまの経路（VPNv4経路）を交換する |
VRFそのものの仕組みは、VRF-Liteの記事で解説しています。
よくある質問
MPLSのラベルは何ビットですか？
ラベルの番号は20ビットです。TC、S、TTLを含めたラベル全体（シム）は32ビットです。
PHPとは何ですか？
Penultimate Hop Poppingの略で、出口のPEの1つ手前のルーターがラベルを外す動きです。出口のPEの負荷を減らせます。
RDとRTの違いは何ですか？
RDは同じアドレスの経路を区別するための識別子、RTはどのVRFに経路を取り込むかを決めるタグです。
