IETF于1997年成立了MPLS工作组，开发出一种新的协议——多协议标记交换MPLS(MultiProtocol Label Switching)。 “多协议”表示在MPLS的上层可以采用多种协议， 例如：IP，IPX；可以使用多种数据链路层协议， 例如：PPP，以太网，ATM以及帧中继等。“标记”是指每个分组被打上一个标记，根据该标记对分组进行转发。
为了实现交换，可以利用面向连接的概念， 使每个分组携带一个叫做标记(label) 的小整数。 当分组到达交换机（即标记交换路由器）时，交换机读取分组的标记， 并用标记值来检索分组转发表。 这样就比查找路由表来转发分组要快得多。
MPLS并没有取代IP，而是作为一种IP增强技术， 被广泛地应用在互联网中。MPLS具有以下三个方面的特点： (1) 支持面向连接的服务质量；(2) 支持流量工程，平衡网络负载；(3) 有效地支持虚拟专用网VPN。
1、MPLS的工作原理
1、基本工作过程
IP 分组的转发：在传统的IP网络中，分组每到达一个路由器后，都必须提取出其目的地址，按目的地址查找路由表，并按照 “最长前缀匹配”的原则找到下一跳的IP地址（请注意， 前缀的长度是不确定的）。
当网络很大时，查找含有大量项目的路由表要花费很多的时间。在出现突发性的通信量时，往往还会使缓存溢出，这就会引起分组丢失、传输时延增大和服务质量下降。
在MPLS域的入口处，给每一个IP 数据报打上固定长度“标记”，然后对打上标记的IP数据报用硬 件进行转发。
采用硬件技术对打上标记的IP数据报进行转发就称为标记交换。
“交换”也表示在转发时不再上升到第三层查找转发表，而是根据标记在第二层（链路层）用硬件进行转发。
MPLS域(MPLS domain) 是指该域中有许多彼此相邻的路由器，并且所有的路由器都是支持MPLS技 术的标记交换路由器LSR (Label Switching Router)。LSR同时具有标记交换和路由选择这两种功能，标记交换功能是为了快速转发，但在这之前LSR 需要使用路由选择功能构造转发表。
MPLS 的基本工作过程
(1) MPLS域中的各LSR 使用专门的标记分配协议LDP交换报文，并找出标记交换路径LSP。各LSR根据这些路径构造出分组转发表。
(2) 分组进入到MPLS域时，MPLS入口结点把分组打上标记，并按照转发表将分组转发给下一个 LSR。给IP数据报打标记的过程叫做分类 (classification)。
(3) 一个标记仅仅在两个标记交换路由器LSR 之间才有意义。分组每经过一个LSR，LSR就要做两件事：一是转发，二是更换新的标记，即把入标记更换成为出标记。这就叫做标记对换 (label swapping)。
项目含义：从入接口0收到一个入标记为3的IP数据报，转发时，应当把该IP数据报从出接口1转发出去 ，同时把标记对换为1。
(4) 当分组离开MPLS 域时，MPLS 出口结点把分组的标记去除。再以后就按照一般分组的转发方法进行转发。
上述的这种“由入口LSR确定进入MPLS域以后的转发路径”称为显式路由选择 (explicit routing)，它和互联网中通常使用的“每一个路由器逐跳进行路由选择”有着很大的区别。
2、转发等价类FEC
MPLS有个很重要的概念就是转发等价类FEC(Forwarding Equivalence Class)。“转发等价类”就是路由器按照同样方式对待的分组的集合。
“按照同样方式对待”表示：从同样接口转发到同样的下一跳地址，并且具有同样服务类别和同样丢弃优先级等。
划分FEC的方法不受什么限制，这都由网络管理员来控制，因此非常灵活。入口结点并不是给每一个分组指派一个不同的标记，而是将属于同样FEC的分组都指派同样的标记。
FEC 和标记是一一对应的关系。FEC划分举例：1、目的IP地址与某一个特定IP地址的前缀匹配的IP数据报； 2、所有源地址与目的地址都相同的IP数据报； 3、具有某种服务质量需求的IP数据报。
2、MPLS首部的位置与格式
MPLS并不要求下层的网络都使用面向连接的技术。下层的网络并不提供打标记的手段，而IPv4 数据报首部也没有多余的位置存放MPLS 标记。这就需要使用一种封装技术：在把IP数据报封装成以太网帧之前，先要插入一个MPLS首部。
从层次的角度看，MPLS首部就处在第二层和第三层之间。 把加上MPLS首部的IP数据报封装成以太网帧时，以太网的类型字段在单播的情况下设置为884716，而在多播的情况下为884816。这就可以利用帧的类型来判决这个帧是携带了MPLS标记还是一个常规IP数据报。
“给IP数据报打上标记”其实就是在以太网的帧首部和IP数据报的首部之间插入一个4字节的MPLS首部。
MPLS首部共包括以下四个字段：
(1) 标记值（占20 位）。可以同时容纳高达220个流（即 1048576 个流）。实际上几乎没有哪个MPLS实例会使用很大数目的流，因为通常需要管理员人工管理和设置每条交换路径。
(2) 试验（占3 位）。目前保留用作试验。
(3) 栈S（占1 位）。在有“标记栈”时使用。
(4) 生存时间TTL（占8 位）。用来防止MPLS分组在MPLS域中兜圈子。
