MPLS: cos’è e come funziona il Multiprotocol Label Switching

L’MPLS o, per esteso, Multiprotocol Label Switching, è una pietra miliare nell’evoluzione delle reti di telecomunicazioni moderne. Questa tecnologia, in grado di superare le sfide di instradamento del traffico in reti di grandi dimensioni, si è affermata come un’opzione chiave per le imprese interessate a migliorare la velocità, l’efficienza della trasmissione dei dati e la coerenza delle connessioni. L’MPLS opera mediante l’uso di etichette anziché indirizzi IP ed è in grado di operare in rete private virtuali (VPN) e integrarsi a diversi protocolli di rete. Dal datacenter all’edge e in tutti i nodi intermedi, questa soluzione scalabile e a bassa latenza si è dimostrata cruciale per garantire prestazioni ottimali nell’era delle architetture ibride. Ma che cos’è esattamente il Multiprotocol Label Swiching e come funziona?

Cos’è il Multiprotocol Label Switching (MPLS)?

Il Multiprotocol Label Switching o MPLS è una tecnologia di instradamento dei dati (data fordwarding) che ha rivoluzionato la gestione del traffico nelle reti aziendali per oltre due decenni. A differenza dei tradizionali protocolli di instradamento che si basano su indirizzi IP, l’MPLS utilizza etichette predefinite per dirigere il traffico e determinare il percorso del pacchetto. L’uso delle etichette, note come label, consente d’altronde di aumentare la velocità e il controllo del flusso del traffico di rete, eliminando la necessità di complesse ricerche in tavole di instradamento ad ogni nodo della rete.

Il Multiprotocol Label Switching è altamente scalabile e indipendente dal protocollo, consentendo l’integrazione con Internet Protocol (IP) e Asynchronous Transport Mode (ATM). Questa tecnologia è utilizzata per creare reti virtuali private (VPN) all’interno delle aziende, collegando le sedi operative attraverso indirizzamenti privati e collegando così due o più LAN.

Come funzionano le reti e il circuito MPLS

Le reti MPLS operano seguendo un sistema ben definito che assicura un instradamento dei dati efficiente e controllato. La rete è composta da nodi, noti anche come router, che sono responsabili del trasporto dei pacchetti dati da un indirizzo IP ad un altro, selezionando il percorso ottimale.   

In una tipica configurazione MPLS, ci sono due tipi di router: i LER o Label Edge Router, posizionati all’ingresso e all’uscita, e i Label Switch Router (LSR o router di transito), situati al centro del circuito.
Ogni router è in grado eseguire tre diverse operazioni: 

• Push: per applicare una nuova etichetta al pacchetto; 
• Swap: per sostituire l’etichetta con una nuova; 
• Pop: per rimuovere l’etichetta dal pacchetto. 

Il percorso di un pacchetto in una rete MPLS inizia al Label Edge Router d’ingresso, dove gli viene assegnata una breve sequenza di bit che prende il nome di FEC o Forwarding Equivalence Class. La FEC, che varia a seconda del tipo di dati e della destinazione prevista, determina l’etichetta che il nodo d’ingresso applicherà al pacchetto per permetterne l’instradamento verso la destinazione successiva lungo un percorso unidirezionale noto come Label Switched Path (LSP). 

Una volta iniziato il suo percorso all’interno di un circuito MPLS, il pacchetto si sposta attraverso vari nodi di transito chiamati Label Switch Router ricevendo via via una nuova etichetta utile ad instradarlo fino al router di uscita che, rimossa l’etichetta, inoltrerà il pacchetto alla sua destinazione finale.  

Da quanto detto si comprende che MPLS è un protocollo indipendente, poiché i router di transito utilizzano solo le etichette per instradare i pacchetti. Questa flessibilità consente l’uso del Multiprotocol Label Switching con una vasta gamma di protocolli di rete, tra cui Ethernet, Transport over IP, ATM e Frame Relay. 

Le etichette

Come abbiamo visto, le etichette svolgono un ruolo fondamentale nell’architettura MPLS, consentendo un controllo preciso del flusso di dati all’interno della rete. Le informazioni aggiuntive che forniscono ai router MPLS, infatti, consentono ai router di prendere decisioni sull’instradamento dei pacchetti stessi, migliorando così la gestione e la qualità delle comunicazioni all’interno della rete.
 

Un’etichetta è suddivisa in quattro elementi: 

• Label: il label contiene le informazioni essenziali che permettono ai router MPLS di determinare il percorso del pacchetto e il suo instradamento nel giusto LSP. Naturalmente, ogni label è unico su un percorso e consente una comunicazione tra due router definiti. Ad ogni trasmissione dei dati, il label viene sostituito dalle stazioni intermediarie.  
• Traffic Class: il Traffic Class header consente di classificare i pacchetti IP per impostarne la priorità. Questo schema garantisce quindi una buona Quality of Service definendo se il pacchetto debba ricevere un trattamento prioritario o se debba piuttosto rimanere subordinato. 
• Bottom-of-Stack: il Bottom-of-Stack permette di comunicare al router se rappresenta l’ultima tappa del percorso del pacchetto o se ci sono altre etichette da considerare. Nel primo caso, significa insomma che il router rappresenta l’edge d’uscita e che il pacchetto è destinato al suo indirizzo finale. 
• Time-To-Live: il Time-To-Live identifica quanti salti il pacchetto può compiere prima si essere scartato, ovvero regola quanti router deve ancora attraversare il pacchetto lungo il percorso.  

I vantaggi dei network MPLS

La tecnologia MPLS offre una serie di vantaggi significativi rispetto al tradizionale routing dei dati. In effetti, senza bisogno di analizzare i pacchetti e le reti per determinare il percorso, l’MPLS combina le migliori caratteristiche dell’instradamento a quelle della commutazione, individuando percorsi veloci, efficienti e affidabili tramite l’uso delle etichette. 

Sviluppato negli anni ’90 proprio per accelerare il traffico di rete, l’MPLS offre vantaggi tra i quali: 

• Indipendenza dal protocollo: Multiprotocol Label Switching non è legato a un protocollo specifico ma può essere utilizzato con vai protocolli, inclusi Ethernet, ATM e Frame Relay. 
• Orientamento al business: gli amministratori di rete possono definire circuiti Label Switch Path (LSP) in base alle necessità aziendali e agli accordi di livello di servizio, garantendo priorità a tipi specifici di traffico come video e voce. 
• Scalabilità: MPLS è altamente scalabile e può supportare reti complesse con migliaia di endpoint, consentendo l’aggiunta di nuove sedi senza interruzioni per quelle già operative.  
• Sicurezza: sebbene i collegamenti MPLS non siano crittografati, l’MPLS offre una maggior sicurezza rispetto alle tecnologie di rete tradizionali dando vita ad una rete privata. I percorsi di comunicazione tra le sedi configurate all’interno della VPN sono protetti e la rete, non essendo direttamente connessa a internet, non è perciò suscettibile a intrusioni dirette. 

MPLS e SD-Wan

La crescente domanda di larghezza di banda e i relativi costi elevati stanno spingendo molte aziende a cercare soluzioni più flessibili. Con l’avvento delle applicazioni cloud distribuite e ad alto consumo di larghezza di banda, l’integrazione dell’affidabilità dell’MPLS con connessioni Internet di buona qualità ma meno costose sta diventando sempre più allettante.  

Sebbene MPLS sia stata un’innovazione rilevante, le moderne architetture di rete richiedono soluzioni più adatte. Le WAN software defined (SD-WAN o Software-Defined Wide Area Network) sono progettate con un’attenzione particolare alla connettività cloud, motivo per cui molte aziende stanno ampliando o sostituendo le reti MPLS con SD-WAN.  

In realtà, MPLS e SD-WAN non dovrebbero essere visti come alternative ma come complementari. Molte aziende scelgono infatti una combinazione dei due approcci per sfruttarne i vantaggi in modo sinergico. Con la crescente presenza di applicazioni ibride e l’evoluzione delle esigenze di prestazioni, budget e scalabilità, l’adozione di reti ibride diventa una scelta logica per molte organizzazioni, offrendo il meglio di entrambi i mondi. 

Conclusione

In conclusione, il Multiprotocol Label Switching (MPLS) rappresenta una pietra miliare nella gestione delle reti aziendali, fornendo affidabilità, prestazioni ottimali e sicurezza. Questa tecnologia ha dimostrato la sua efficacia nel supportare migliaia di aziende e istituzioni distribuite in molteplici sedi operative, garantendo un ambiente di business in cui la condivisione sicura delle informazioni e la comunicazione con clienti, partner e fornitori avvengono in modo efficiente. 

Tuttavia, con l’evoluzione delle esigenze aziendali e l’ascesa delle applicazioni cloud, le reti ibride che combinano l’MPLS con soluzioni come SD-WAN stanno diventando sempre più in voga. Questa combinazione offre flessibilità, agilità e l’opportunità di ridurre i costi senza compromettere le prestazioni. 

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