MPLS: Wie Multiprotocol Label Switching funktioniert

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Datum 05.02.2020
Lesezeit 5 Min.

MPLS: Wie Multiprotocol Label Switching funktioniert

Firmen, die ihre Standorte untereinander vernetzen, haben häufig besondere Anforderungen an Latenzzeiten, Bandbreiten und Netzwerksicherheit. Das MPLS-Routingverfahren ist in der Lage, diese Anforderungen jederzeit einzuhalten. Wie das funktioniert und wie MPLS und SD-WAN zusammenhängen, erfahren Sie hier.

Videokonferenzen mit Fernost, Datenuploads für eine Niederlassung in Spanien und vertrauliche Entwürfe, die innerhalb Deutschlands hin und her geschickt werden: Wer als Unternehmer Daten über das Internet zwischen Standorten versendet, muss zwingend darauf achten, dass diese nicht in falsche Hände geraten. Außerdem ist nichts ärgerlicher, als wenn ein wichtiger Konferenz-Call wegen zu hoher Latenzzeiten ständig stockt oder gar abbricht. 

Das MPLS-Verfahren garantiert Unternehmen, dass solche Ausfälle und Probleme keine Rolle spielen. Doch wie kann das sein, wenn das Internet grundsätzlich „allen” gehört und auch mal abschnittsweise überlastet sein kann?


MPLS: So funktioniert Multiprotocol Label Switching

Das MPLS-Verfahren wurde in den 1990er Jahren aufgrund des immer weiter steigenden Internetverkehrs entwickelt. Firmen mit mehreren Standorten hatten häufig Probleme mit überlasteten Leitungen und Netzwerkausfällen zwischen den einzelnen Niederlassungen – eine Lösung musste her.

Im Internet unterliegen Bandbreiten und Latenzzeiten normalerweise dem „Best-Effort-Prinzip”. Das bedeutet, dass für jedes ankommende Datenpaket eine möglichst schnelle Route zum Empfänger ermittelt wird. In der Praxis ist der Weg, den die Datenpakete nehmen, oft nicht optimal.

Ein wesentlicher Grund hierfür ist, dass jeder Router auf dem Weg vom Sender zum Empfänger die nächste Zwischenstation für ein Datenpaket anhand seiner Routingtabelle neu festlegt. Die Routen sind also immer nur abschnittsweise optimiert und nicht zwingend insgesamt. Hierdurch kann es sogar passieren, dass einige Datenpakete „nach” anderen beim Empfänger ankommen, obwohl sie früher losgeschickt wurden: Diese werden dann erst vor Ort wieder in die richtige Reihenfolge gebracht. Gerade bei Echtzeitanwendungen wie Videokonferenzen kann das zum Problem werden: Bildausfälle und ruckeliger Ton sind das Ergebnis.

MPLS definiert feste Transportwege in Switches

Bei MPLS ist der Transportweg im Unterschied zur normalen Datenübertragung vorgegeben. So werden unnötige Umwege oder falsche Paketreihenfolgen verhindert. Möglich wird dies vor allem dadurch, dass sich die einzelnen Unternehmensstandorte untereinander „kennen”. Deren feste Internetadressen und mögliche Zwischenstationen über das Backbone des Providers werden dem sogenannten Label Stack hinzugefügt. So „weiß“ das Datenpaket wo es hin soll und welchen Weg es nehmen muss.

Der Router auf der Senderseite legt hierbei grundsätzlich fest, welchen Weg das Paket zu nehmen hat. Sogar eine Art „Absprache” zwischen den Routern ist möglich, um die Route innerhalb des Transportwegs dynamisch anzupassen. Außerdem enthalten die MPLS-Paketinformationen Angaben über die Priorität der Datenübertragung. 

Durch dieses Zusammenspiel sämtlicher beteiligter Komponenten auf dem Weg vom Sender zum Empfänger lassen sich bestimmte maximale Latenzzeiten und Mindest-Bandbreiten garantieren.

Das Prinzip ist vergleichbar mit einem Express-Kurierdienst: Während „normale” Sendungen so transportiert werden, wie es für das Transportunternehmen am sinnvollsten ist, reisen MPLS-Pakete auf direktem Weg von A nach B. Außerdem sind sie nicht auf öffentlichen Straßen, sondern auf eigenen, virtuellen Routen und „mit Blaulicht” unterwegs.

Video: YouTube / Eye on Tech

Zusätzliche Informationen im Datenpaket für die optimale Route

Technisch gesehen fügt MPLS vorhandenen Datenpaketen zusätzliche Routing-Informationen hinzu. Es setzt dabei zwischen der eigentlichen Datenübertragung auf Hardwareebene und dem verwendeten Paketprotokoll (beispielsweise IPv4) an. Im OSI-Schichtenmodell sind dies die Ebenen Zwei und Drei. Aus diesem Grund ist MPLS in der Lage, mit mehreren Internet-Standards, also auch mit IPv6, zurechtzukommen. Für den MPLS-Router ist es unerheblich, welches IP-Protokoll verwendet wird, da das zugrundeliegende Verfahren eine Ebene tiefer ansetzt.

Die Routing-Informationen werden etappenweise umgesetzt. Erreicht ein MPLS-Paket einen Router, wird der jeweils nächstfolgende Router dem Adressblock entnommen und als neue Zieladresse eingesetzt. Das passiert so lange, bis der Adressblock nur noch die endgültige Zieladresse enthält und schließlich das endgültige Ziel erreicht ist. 

MPLS ist schnell und latenzarm, aber nicht per Definition sicher

Obwohl mit MPLS Mindest-Bandbreiten und maximal erlaubte Verzögerungszeiten garantierbar sind, ist eine solche Verbindung nicht grundsätzlich sicher. Die Daten werden – ausser bei https – weiterhin unverschlüsselt übertragen und können somit prinzipiell ausgelesen werden. 

Deswegen setzen viele Unternehmen auch in MPLS auf VPN-Verbindungen („Virtuelle private Netzwerke”). Diese verschlüsseln auch auf der MPLS-Strecke die Daten, was wiederum für maximale Sicherheit sorgt (je nach Schlüsselstärke).

Übrigens: Mit Vodafone Company Net haben Sie die Möglichkeit, Ihre  MPLS-VPN-Standortvernetzung von Anfang an abhörsicher und flexibel aufzusetzen. Sowohl Mobilfunk- als auch Festnetztechnologie werden hier berücksichtigt.

MPLS und SD-WAN: Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Immer häufiger ist im Zusammenhang mit Standortvernetzung auch von SD-WANs (also Software-defined Wide Area Networks) die Rede. Während viele Unternehmen bis heute auf MPLS zur Standortvernetzung vertrauen, kann diese labelbasierte Paketweitergabe bei Cloud-Anwendungen schnell an Grenzen stoßen. Hier die Unterschiede zwischen beiden Verfahren im Detail:

Per Definition dient MPLS dazu, Daten schnell und zuverlässig zwischen Standorten zu versenden und nicht in die Cloud. Die Integration von Cloud-Anwendungen und MPLS gestaltet sich schwierig, da nur wenige Cloud-Rechenzentren mit MPLS-Ressourcen ausgestattet sind. Zudem reicht häufig die gebuchte MPLS-Bandbreite nicht für die datenintensive Cloud-Nutzung aus.

Bei SD-WAN wiederum „wählt” das softwarebasierte Netzwerk die jeweils optimale Route für Ihren Traffic und bezieht auch das Mobilfunknetz mit ein. Auch hier lassen sich bestimmte QoS-Parameter („Quality of Service“) definieren, ähnlich wie bei MPLS (Bandbreite und Latenz). Eine vorab festgelegte Route nehmen die Daten hier allerdings nicht.

Wenn Sie als Unternehmen also verstärkt auf cloudbasierte SaaS-Anwendungen (Software as a Service) setzen, führt auf Dauer an SD-WAN kein Weg vorbei. 

Die beiden Übertragungsverfahren MPLS und SD-WAN schließen sich jedoch keinesfalls aus. Da es jeweils eigene Vorteile gibt, empfehlen wir Ihnen, einen Hybrid-Ansatz zu wählen: Bei der standortübergreifenden Vernetzung mit speziellen QoS-Anforderungen ist MPLS immer noch unschlagbar. Für Anwendungen, die nicht sicherheitskritisch sind oder aus anderen Gründen in der Cloud laufen, kann MPLS problemlos mit einem SD-WAN-Anschluss kombiniert werden. Auf diese Weise nutzen Sie sowohl die Vorteile von MPLS als auch die maximal verfügbare Internet-Bandbreite an Ihrem Standort.

Video: YouTube / Vodafone Deutschland

Mehr zu SD-WAN und den Unterschieden zu MPLS erfahren Sie auch in unserem Artikel: SD-WAN: 9 Fakten und Mythen rund um virtuelle Vernetzung.

 

Kombinieren Sie bereits MPLS und SD-WAN? Oder wie vernetzen Sie aktuell Ihre Standorte miteinander? Wir sind gespannt auf Ihren Kommentar.

 


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