MPLS (Multi Protocol Label Switching) 이란? MPLS VPN망의 정의 및 활용

IT 관련 ISP나 SP, Network 계열에 일하시는 분들은 한번씩 들어봤을 만한 내용일 것이다.

백과사전에서 정의하는 바는 아래와 같다.

"인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)가 표준화 작업 중인 cut and through 방식의 패킷 전송의 계층 3 라벨 스위칭 기술. 비동기 전송 방식(ATM)과 같은 접속형 통신망에서는 패킷 전송 처리와 경로 계산 처리를 분리함에 따라 패킷의 고속 전송을 실현할 수 있다. MPLS는 노드 간에 종단(終端)된 연결기의 사용을 전제로 하는데, 노드 간에 설정된 연결은 망 계층의 경로 정보와 관련이 있다. 관련된 연결은 레이블이나 태그를 붙여 식별할 수 있도록 하며, 레이블이 표시된 패킷을 수신한 스위치는 레이블을 기초로 패킷을 전송한다. 즉, 일단 경로 정보에 따라 레이블이 할당되면 패킷의 전송 처리는 경로 계산 처리와 관계없게 된다. 경로 정보가 변경되면 새로운 레이블을 할당하게 되는데, 기술로는 미국 시스코 시스템스사의 태그 교환이나 IBM사의 ARIS가 있다."

(*출처 : 네이버 지식사전)

한마디로 말해서 MPLS는 기존의 목적지 기반의 홉(Hop) 단위 라우팅 기술 대신, 레이블(Label) 스위칭 기법을 사용한 패킷처리 기술로 짧은 고정적인 길이의 레이블을 이용하여 포워딩 엔진을 하드웨어로 구성한 대용량 스위칭 구현 방식이다.

네트워크 확장에 따른 라우팅 테이블의 룩업 및 라우터의 패킷 전달을 단순화하여 고속 전송을 실현하며, VRF(Virtual routing/forwarding)인 VPN 라우팅 테이블을 이용하여 QoS, VPN 등의 적용 그리고 강력한 트래픽 엔지니어링의 장점을 가지고 있다.

MPLS 레이블은 다양한 종류의 링크계층 프레임의 헤더 다음에 삽임될 수 있고, 이러한 다양한 종류의 링크계층 프레임을 활용할 수 있기 때문에 Multi-Protocol 이라고 한다.

레이블은 Shim Header 라고 불리는 32비트의 정보를 가지며 Label(20), CoS(3), Bottom of Stack(1), Time To Live(8) 비트로 구성된다.

MPLS에서 각 역할을 수행하는 라우터의 구분은 아래와 같다.

- Push 라우터 : Ingress 라우터라고도 불리며, Lable 정보를 패킷에 삽입해 주는 라우터이다. (IR)
- Swap 라우터 : Label을 교환해 주는 라우터
- Pop 라우터 : Label을 제거해 주는 라우터 (ER)

 

MPLS는 포워딩의 단순화와 트래픽의 제어(로드 밸런싱, Load Balancing), QoS 및 VPN의 제공, 멀티캐스트를 지원한다.
 
VPN장비의 성장에 따라 큰 호응을 얻지 못하고 있는 실정이지만 ATM/IP망 기반의 장비에 비해 성능 및 장비 가격면에서 우수하며, 레이블을 분류한 하드웨어적인 고속 스위칭을 지원하여 기존 라우터 기반 QoS 및 VPN 등을 지원하여 아직까지 많은 사랑을 받고 있다.

하지만 MPLS는 구축 및 유지보수 비용 측면에서는 ATM/IP망에 비해 많은 비용이 소요된다.

그럼에도 불구하고 현재까지 MPLS를 선호하는 중견기업들이 많은데, 이는 안전하게 보안을 유지한 채로 저렴한 비용으로 전용망을 사용하는 것과 같은 효과를 내며 본/지사간 구성이나 각 지점간에 전용망(L2급 구간 전용회선)을 넣지 않더라도 VPN 연결성을 보장해 주므로 큰 비용절감을 보이며, 빠른/대규모 확장성까지 보장해 주기 때문에 사용되어지고 있다.

 

하지만 MPLS의 기술은 ISP 또는 SP들의 경쟁 속에서 구간 전용회선 L2급 전용망의 가격이 하락한 탓에, 기 사용중인 업체들 외에 신규로 구성을 진행해 달라는 요청은 사라진 지 오래이다.

MPLS는 일반적으로 대기업 및 본/지사간 연동에서 사용되는 이 MPLS기술은 기존 ATM기반의 망에서만 사용되어 지다가 ATM이 아닌 SONET과 같은 물리계층 위에 바로 적용될 수 있는 기술로, 어차피 계산에 의한 하드웨어급 포워딩 기술이기 때문에 고속 포워딩의 의미보다는 VPN 또는 QoS의 보완을 위한 기술로 통한다.

또한 MPLS의 대표적인 서비스인 MPLS VPN 기술은 별도의 고가의 VPN장비가 필요없이 기존  ATM 또는 IP망에서 손쉽게 구현이 가능한 기술이지만, BackBone, Distribution, Access 로 이어지는 각각의 구간에서 MPLS가 지원되는 급의 라우터 또는 스위치가 구비되어 있어야 하는 단점이 있다. 더구나 CEF를 활용한 MPLS 망이 대부분이다.

반면에 이 망을 기반으로 백본을 구성한 ISP 또는 SP에서는 간단한 조작만으로 MPLS VPN을 구성할 수가 있을 것이다.

하지만 시간이 흐를수록 저렴해지는 구간 전용망을 MPLS가 헤쳐나갈 수 있을 지 의문이다.

괜한 유지보수 비용을 들여가며 굳이 MPLS를 지켜나갈 필요는 없을 듯 하며, L2급 물리계층의 고속 서비스 전용망의 계속된 경쟁은 MPLS를 아예 사라지게 할 수도 있는 것이다.

우리나라처럼 거미줄처럼 얽혀져 있는 광통신 망이 난무하는 곳에서는 MPLS가 큰 메리트가 없다는 뜻이다.

-----

현재까지의 설명은 IPv4 에서 고려해야할 요구 조건이다.

현재의 보편적인 IPv4 망에서 MPLS는 보편적으로 사용하는 기술이지만, IPv6 에서 MPLS의 상용화은 아마도 먼 미래에서나 행해질 것으로 보인다.

현재의 IPv4 급의 백본망에서 IPv6는 일반적으로 Tunneling을 통한 Access 간의 통신에만 도입될 것으로 보이며 IPv6 네트워크가 IP망에서 자리를 잡을 때 즈음에는 갖가지 MPLS를 이용한 기술로 많은 서비스가 될 것으로 예상된다.

전용망과 상용화된 VPN 장비에 밀려나 MPLS 고유 기술이 잊혀져 가고 있는 지금, 그 기술만큼은 최고의 의미를 부여할 수 있는 것으로, 미래에는 이 기술을 통한 전송망의 효과적인 사용이 관건이 될 듯 하다.

-----

MPLS를 밀어내는 듯한 글이지만, 조금 더 MPLS에 대하여 알아보실 분들은 '범용 MPLS (Generalized Multiprotocol Label Switching)' 을 찾아보길 바란다.

또한 'MPLS의 확장성을 이용한 클라우드 서비스' 관련 제품들도 한번 찾아보길 바란다.

"새로운 세상이 펼쳐질 것이다"

-----

피터전의 '최신 MPLS' 책도 한권 소개한다.

MPLS에 관심이 있거나 공부하고 싶은 분들에게 권한다.

1. MPLS VPN 개요
MPLS VPN 개요

2. IMPLS VPN 설정 및 동작 확인
테스트 네트워크 구축
MPLS VPN 서비스망 설정 및 동작확인
MPLS VPN 고객망 설정 및 동작확인

3. PE-CE 라우팅
기본적인 MPLS VPN 네트워크 구성
RIP2와 EIGRO를 이용한 CE-PE 라우팅
OSPF와 BGP를 이용한 CE-PE 라우팅
서로 다른 고객망간의 통신

4. MPLS VPN 망간 연동
ASBR만 이용한 MPLS VPN 망간 연동
ASBR과 RR을 이용한 MPLS VPN 망간 연동

5. 중소통신사업자 유치를 위한 MPLC VPN - CSC
중소 인터넷 사업자 유치를 위한 CSC
중소 MPLS VPN 사업자 유치를 위한 CSC
BGP를 이용한 CSC

6. IPv6 MPLS
IPv6 VPN over MPLS

7. MPLS VPN 망간 IPv6 연동
MPLS VPN 망간 IPv6 연동

8. L2 MPLS VPN
EoMPLS 설정과 동작확인
PPPoMPLS 설정과 동작확인

9. MPLS TE 설정 및 동작방식
MPLS TE 개요
MPLS TE 설정과 동작확인

10. 신속한 장애 우회 - FRR
MPLS TE FRR 개요
MPLS TE FRR 링크 우회
MPLS TE FRR 노드 우회
MPLS TE FRR 경로 우회

11. MPLS QoS
MPLS QoS 개요
MPLS QoS 설정 및 동작확인

12. MPLS 멀티캐스트
MPLS 멀티캐스트 개요
MPLS 멀티캐스트 설정 및 동작확인

부록
실습용 네트워크 구성

  

 ==========================================================

블로그에 들러주셔서 감사합니다.