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IETF开发的多协议标签交换（MultiProtocol Label Switching, MPLS, RFC3031）把第二层的链路状态信息（带宽、延迟、利用率等）集成到第三层的协议数据单元中，从而简化和改进了第三层分组的交换过程。理论上，MPLS支持任何第二层和第三层协议。MPLS报头的位置介于第二层和第三层之间，可称为第2.5层。MPLS可以承载的报文通常是IP包，当然也可以直接承载以太帧、AAL5包，甚至ATM信元等。
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MPLS的工作原理是：为每个IP数据包提供一个标签，并由此决定数据包的路径以及优先级。MPLS是一种可以在多种第二层媒体上进行标签交换的网络技术，这一技术结合了第二层的高速交换（硬件交换）和第三层的灵活路由处理的特点。
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MPLS网络由边缘标签路由器（LER）和标签交换路由器（LSR）组成，LER构成MPLS网的接入部分，LSR构成MPLS网的核心部分。LER发起或终止标签交换路径（LSP）连接并完成传统IP数据包转发和标签转发功能。
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入口LER完成三项工作：将数据分组映射到LSP上；将数据分组封装成标签分组；将标记分组从相应端口转发出去。出口LER终止LSP，并根据弹出的标签转发剩余的包。LSR只是根据交换表完成转发功能。这样所有复杂功能都在LER内完成，LSR只完成高速转发功能，如下图所示。
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MPLS网络中各LSR通过专门标签分发协议（Label Distribution Protocol， LDP）交换报文，并找出相应的LSP。
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（1）当IP数据包到达LER（标签边缘路由器）时，LER首先分析IP包头的信息。对于每一个FEC, LER根据标签信息库（LIB）为该IP数据包分配一个标签，并将使用该标签封装的数据包从LIB所规定的下一个接口发送出去。
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（2）当带有标签的数据包到达MPLS网络内部LSR时，LSR提取局部标签，同时使用该标签到LIB查找输出标签和下一个接口，并使用输出标签代替数据包的输入标签后将新数据包从下一个接口发送出去。
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（3）数据包到达MPLS域的另外一端，这时LER去掉封装的标签，仍然按照IP包的路由方式将数据包继续传送到目的地。
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