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S：1bit，MPLS支持标签的分层结构，即多重标签。值为1时表明为最底层标签。
TTL：8bits，和IP分组中的TTL意义相同。
标签的控制
标签分配
在MPLS体系中，我们将参与转发报文的设备称为标签交换路由器LSR（Label Switching Router），根据数据的流动方向，将流出数据的LSR称为上游LSR，将接收数据流的LSR称为下游LSR。上游和下游是相对的，如果从相反的方向也有数据流，则原来的上游就变成此时的下游了。
将特定标签分配给特定FEC的决定是由下游LSR作出，下游LSR随后通知上游LSR，即标签由下游LSR指定。分配标签方向是从下游到上游。
标签分配方式
MPLS中使用的标签分配方式有两种：下游自主标签分配DU（Downstream Unsolicited）和下游按需标签分配DoD（Downstream…on…Demand）。
对于一个特定的FEC，下游LSR无须从上游LSR获得标签请求消息即进行标签分配的方式，称为下游自主标签分配。
对于一个特定的FEC，下游LSR在收到上游LSR的标签请求消息之后才进行标签分配的方式，称为下游按需标签分配。
具有标签分配邻接关系的上游LSR和下游LSR之间必须对使用哪种标签分发方式达成一致。
标签保持方式
标签保持方式分为两种：自由标签保持方式和保守标签保持方式。
例如，有2个LSR：Ru和Rd。对于一个特定的FEC，如果Ru收到了来自Rd的标签绑定：当Rd不是Ru的下一跳时，如果Ru保存该绑定，则称Ru使用的是自由标签保持方式；如果Ru丢弃该绑定，则称Ru使用的是保守标签保持方式。
当要求LSR能够迅速适应路由变化时可使用自由标签保持方式；当要求LSR中保存较少的标签数量时可使用保守标签保持方式。
LSP
在MPLS网络中，具有相同FEC的分组将经过相同的LSR，这些LSR所构成的路径就成为标签交换路径LSP（Label Switch Path）。LSP的建立是由信令协议来完成的。常用的信令协议有：LDP（Label Distribution Protocol）、CR…LDP（Constrain…based Routing LDP）、RSVP（Resource Reservation Protocol）…TE、MBGP、PIM。
4。4。1。2 MPLS体系结构
MPLS网络结构
如下图所示，MPLS网络的基本构成单元是标签交换路由器LSR，由LSR构成的网络叫做MPLS域，位于区域边缘和其它用户网络相连的LSR称为边缘标签路由器LER（Label Edge Router），位于区域内部的LSR则称为核心LSR。核心LSR可以是支持MPLS的路由器，也可以是由ATM交换机升级而成的ATM…LSR。分组被打上标签后，沿着由一系列LSR构成的标签交换路径LSP（Label Switch Path）传送，其中入口LER叫Ingress，出口LER叫Egress。
MPLS基本原理
标签报文的转发
在节点Ingress，将进入网络的分组根据其特征划分成转发等价类FEC。这些具有相同FEC的分组在MPLS区域中将经过相同的路径（即LSP）。LSR对到来的FEC分组分配一个短而定长的标签，然后从相应的接口转发出去。
在LSP沿途的LSR上都已建立了输入/输出标签的映射表，该表的元素叫下一跳标签转发项NHLFE（Next Hop Label Forwarding Entry）。对于接收到的标签分组，LSR只需根据标签从表中找到相应的NHLFE，并用新的标签来替换原来的标签，然后对标签分组进行转发，这个过程叫输入标签映射ILM（Ining Label Map）。
MPLS在网络入口处指定特定分组的FEC，后续路由器只需查找标签映射表转发即可，比常规的网络层转发要简单得多，转发速度得以提高。
& 说明：
TTL处理：
标签化分组时必须将原IP分组中的TTL值拷贝到标签中的TTL域。LSR在转发标签化分组时，要对栈顶标签的TTL域作减一操作。标签出栈时，再将栈顶的TTL值拷贝回IP分组或下层标签。
但是，当LSP穿越由ATM…LSR或FR…LSR构成的非TTL LSP段时，域内的LSR无法处理TTL域。这时，需要在进入非TTL LSP段时对TTL进行统一处理，即一次性减去反映该非TTL LSP段长度的值。
LSP的建立
LSP的建立其实就是将FEC和标签进行绑定，并将这种绑定通告LSP上相邻LSR的过程。这个过程是通过信令协议来实现的。标签分发协议LDP（Label Distribution Protocol）是一种常用的协议，LDP规定了LSR间的消息交互过程和消息结构，以及路由选择方式。下面以LDP为例介绍LSP的建立过程。
LDP的工作过程
LSR通过周期性地发送Hello消息来发现LSR邻居，然后与新发现的相邻LSR间建立LDP会话。通过LDP会话，相邻LSR间通告标签交换方式、标签空间、会话保持定时器值等信息。LDP会话是TCP连接，需通过LDP消息来维护，如果在会话保持定时器值规定的时间内没有其它LDP消息，那么必须发送会话保持消息来维持LDP会话的存在。下图为LDP标签分发示意图。
标签分发过程
在一条LSP上，沿数据传送的方向，相邻的LSR分别叫上游LSR和下游LSR。如在0中的LSP1上，LSR B为LSR C的上游LSR。
前面提到标签的分发过程有下游自主标签分发和下游按需标签分发两种模式，即DoD（downstream…on…demand）模式和DU（downstream unsolicited）模式。这两种模式的主要区别在于标签映射的发布是上游请求还是下游主动发布。
DoD模式下标签的分发过程是这样：上游LSR向下游LSR发送标签请求消息（包含FEC的描述信息），下游LSR为此FEC分配标签，并将绑定的标签通过标签映射消息反馈给上游LSR。下游LSR在何时反馈标签映射消息，取决于该LSR采用独立标签控制方式还是有序标签控制方式。当下游LSR采用有序标签控制方式时，只有收到它的下游返回的标签映射消息后才向其上游发送标签映射消息；当下游LSR采用独立标签控制方式时，则不管有没有收到它的下游返回的标签映射消息都立即向其上游发送标签映射消息。上游LSR一般是根据其路由表中信息来选择下游LSR的。0中LSP1沿途的LSR都采用有序标签控制方式，LSP2上LSR F采用独立标签控制方式。
DU模式下分发标签的过程：下游LSR在LDP会话建立成功，主动向其上游LSR发布标签映射消息。上游LSR保存标签映射信息，并根据路由表信息来处理收到的标签映射信息。
基于约束路由的LDP
MPLS还支持基于约束路由的LDP机制CR…LDP（Constrain…based Routing LDP）。所谓CR…LDP，就是入口节点在发起建立LSP时，在标签请求消息中对LSP路由附加了一定的约束信息。这些约束信息可以是对沿途LSR的精确指定，此时称为严格的显式路由；也可以是对选择下游LSR时的模糊限制，此时称为松散的显式路由。
LSP的环路控制
在MPLS域中建立LSP也要防止路径循环。防止LSP的路径循环有最大跳数和路径向量两种方式。
最大跳数方式是在传递标签绑定的消息中包含跳数信息，每经过一跳该值就加一，当该值超过规定的最大值时就认为出现了环路，从而终止LSP的建立过程。
路径向量方式是在传递标签绑定的消息中记录路径信息，每经过一跳，相应的路由器就检查自己的ID是否在此记录中，如果没有就将自己的ID添加到该记录中，若有就说明出现了环路，终止LSP的建立过程。
LSP隧道与分层
LSP隧道
MPLS支持LSP隧道技术。在一条LSP上，LSR Ru和LSR Rd互为上下游，但LSR Ru和LSR Rd之间的存在一条隧道，MPLS允许在LSR Ru和LSR Rd间建立一条隧道LSP，LSR Ru和LSR Rd分别为这条LSP的起点和终点。它避免了传统的网络层封装隧道。当隧道经由的路由和逐跳从路由协议取得的路由一致时，这种隧道叫逐跳路由隧道；若不一致，则这种隧道叫显式路由隧道。
LSP隧道
在上图中，LSP就是R2、R3间的一条隧道。
多层标签栈
当分组在LSP隧道中传送时，分组的标签就会有多层。在每一隧道的入口和出口处要进行标签栈的入栈和出栈操作，每发生一次入栈操作标签就会增加一层。MPLS对标签栈的深度没有限制。
在上图中，分组在经过R1和R2时只有1层标签，在经过R21、R22时将会附上第2层标签，在分组到达R3时，将去掉第2层标签，只保留1层标签。
标签栈按照“后进先出”方式组织标签，MPLS从栈顶开始处理标签。
若一个分组的标签栈深度为m，则位于栈底的标签为1级标签，位于栈顶的标签为m级标签。未打标签的分组可看作标签栈为空（即标签栈深度为零）的分组。
4。4。1。3 MPLS和其它协议间的关系
MPLS与路由协议的关系
LDP通过逐跳方式建立LSP时要利用沿途各LSR路由转发表中信息来确定下一跳，而路由转发表中的信息一般是通过IGP、BGP等路由协议收集的。但是LDP并不直接和各种路由协议有关联，只是间接使用路由信息。
另一方面，虽然LDP是专门用来实现标签分发的协议，但LDP并不是唯一的标签分发协议。对BGP、RSVP等已有协议进行扩展也可以支持MPLS标签的分发。MPLS的一些应用也需要对某些路由协议进行扩展。例如，基于MPLS的VPN应用就需要对BGP协议进行扩展，以便BGP协议能传播VPN的路由信息；基于MPLS的流量工程TE（Traffic Engineering）需要对OSPF或IS…IS协议进行扩展，以便携带链路状态信息。
RSVP对MPLS的扩展
资源预留协议RSVP（Resource Reservation Protocol）经扩展后可以支持MPLS标签的分发，同时，在传送标签绑定消息时还能携带资源预留的信息。通过这种方法建立的LSP可以具有资源预留功能，即沿途的LSR可以为该LSP分配一定的资源，使在此LSP上传送的业务得到保证。
RSVP协议的扩展主要是在其Path消息和Resv消息中增加新的对象，这些新对象除了可以携带标签绑定信息外，还可以携带对沿途LSR寻径时的限制信息，从而支持LSP约束路由的功能。扩展的RSVP协议还支持快速重路由，即在一定条件下LSP需要改变时，可以在不中断用户业务的同时，将原来的业务流重新路由到新建立的LSP上。
4。4。1。4 MPLS应用
基于MPLS的VPN
传统的VPN一般是通过GRE、L2TP、PPTP等隧道协议来实现私有网络间数据流在公网上的传送，LSP本身就是公网上的隧道，用MPLS来实现VPN有天然的优势。基于MPLS的VPN就是通过LSP将在地域上的不同分支的私有网络联结起来，形成一个统一的网络。
基于MPLS的VPN
上给出了基于MPLS的VPN的基本结构。用户边缘设备CE（Custom Edge）可以是路由器，也可以是以太网交换机，甚至是一台主机；服务商边缘路由器PE（Provider Edge）位于骨干网络的边界；PE负责对VPN用户进行管理、建立各PE间LSP连接、同一VPN各分支间的路由发布。
PE间的路由发布通常是用扩展的BGP协议实现的。基于MPLS的VPN支持不同分支间IP地址复用和不同VPN间互通，和传统的路由相比，MPLS VPN路由中需要增加分支和VPN的标识信息，这就需要对BGP协议进行扩展才能携带VPN的路由信息。
基于MPLS的流量工程
流量工程的作用
网络拥塞是影响骨干网络性能的主要问题。拥塞的原因一般是网络资源不足，或者网络资源