Eine Autobahnkreuzung in der Nacht mit Lichtstreifen auf den Fahrbahnen
Connectivity

MPLS: So funktioniert Multiprotocol Label Switching

Videokonferenzen mit Fernost, Datenuploads für eine Niederlassung in Spanien oder vertrauliche Entwürfe, die Mitarbeiter:innen innerhalb Deutschlands hin und her schicken: Vernetzte Firmenstandorte benötigen besonders gute Latenzzeiten und Bandbreiten sowie eine hohe Netzwerksicherheit. Netze auf Basis von Multiprotocol Label Switching (MPLS) sind in der Lage, diese Anforderungen jederzeit zu erfüllen.

Unternehmen, die Daten zwischen Standorten über das Internet versenden, müssen zwingend darauf achten, dass diese schnell ankommen und nicht in falsche Hände geraten. Davon abgesehen ist kaum etwas ärgerlicher, wenn etwa eine wichtige Videokonferenz wegen zu hoher Latenzzeiten stockt oder gar abbricht. Das MPLS-Verfahren garantiert Unternehmen, dass Ausfälle und andere Probleme mit der Standortvernetzung nahezu keine Rolle mehr spielen.

Wie MPLS funktioniert und das Verfahren mit anderen Technologien zur Standortvernetzung zusammenhängt, erfahren Sie hier.

Inhaltsverzeichnis

Was ist Multiprotocol Label Switching?

Multiprotocol Label Switching (MPLS) ist ein Verfahren, das im Internet-Datenverkehr dafür sorgt, dass Daten feste Routen von A nach B nehmen – und diese Transportwege nicht abhängig von der allgemeinen Netzauslastung oder im Zufallsverfahren wechseln. Bei MPLS ist der Transportweg von Datenpaketen also im Unterschied zur „normalen” Internetübertragung vorgegeben.
MPLS ermöglicht somit eine verbindungsorientierte Punkt-zu-Punkt-Übertragung von Datenpaketen auf festem Weg in einem eigentlich „verbindungslosen” Netz. So verhindert MPLS unnötige Umwege oder falsche Paketreihenfolgen beim Weg vom Absender zum Empfänger, insbesondere zwischen Unternehmensstandorten.
Die Internet Engineering Task Force (IETF) hat das zugrundeliegende Verfahren Ende der 1990er-Jahre entwickelt. Anlass war der immer weiter steigende Internetverkehr. Firmen hatten häufig Probleme mit überlasteten Leitungen sowie Netzwerkausfällen zwischen Standorten – bei zeitkritischen Prozessen ist das nicht hinnehmbar. Solche zeitkritischen Anwendungen sind heute beispielsweise die Maschinensteuerung aus der Ferne im Industrial Internet of Things (IIoT), aber auch Videostreaming in Echtzeit und Teleoperationen als Teil der Digital Health.
Im Internet gilt zunächst einmal grundsätzlich das „Best-Effort-Prinzip”. Das bedeutet, dass für jedes ankommende Datenpaket eine „möglichst schnelle” Route zum Empfänger ermittelt wird. Dem unterliegen per Definition sowohl verfügbare Bandbreiten als auch die Latenzzeiten, also Verzögerungen beim Transport von Daten von A nach B. In der Praxis ist der Weg, den die Pakete nehmen, dabei aber oft nicht optimal. Der Weitertransport der Datenpakete ist nicht immer innerhalb einer annehmbaren Zeitspanne gesichert.
Bei MPLS hingegen handelt es sich um eine Art Express-Kurierdienst für Daten: Während „normale” Sendungen (Daten) so transportiert werden, wie es für das Transportunternehmen (Provider, Internetknotenpunkte) aktuell am sinnvollsten erscheint, reisen MPLS-Pakete auf einem direkten und festgelegten Weg von A nach B. Außerdem sind sie nicht auf „öffentlichen Straßen“ unterwegs, sondern auf eigenen virtuellen Routen und sozusagen „mit Blaulicht”.
Frau telefoniert mit Headset

Optimieren Sie Ihre Unternehmenskommunikation

Egal, ob im Büro, Homeoffice, der Werkstatt oder unterwegs: Dank Vodafone Business UC mit RingCentral stets erreichbar sein und effizient arbeiten.

  • Eine Rufnummer für alle Geräte
  • Einfache Integrationen von Apps und Tools
  • Umfangreiche PBX-Funktionen
  • Echtzeit-Analysen

Wie funktioniert eine MPLS-Leitung?

Eine MPLS-Leitung mit garantierten Eigenschaften lässt sich dann etablieren, wenn sich einzelne Unternehmensstandorte als Teil eines MPLS-Netzwerks untereinander „kennen”. Deren feste Internetadressen inklusive der Router-Adressen auf dem Weg dazwischen und mögliche Zwischenstationen über das Backbone des Providers werden dem sogenannten Label Stack hinzugefügt. So „kennt“ ein bestimmtes Datenpaket zu jedem Zeitpunkt nicht nur sein endgültiges Ziel wie in herkömmlichen Umgebungen, sondern auch den konkreten Weg dorthin.
Dieses Zusammenspiel sämtlicher beteiligter Komponenten auf dem Weg vom Sender zum Empfänger garantiert in der Praxis minimale Latenzzeiten und lässt Vereinbarungen zur Leitungsbandbreite zu. Provider können diese Ihren Kund:innen durch diese Lösung viel besser zusichern als auf dem tendenziell störanfälligen normalen Übertragungsweg von Datenpaketen im Internet.
Ein Mann trägt einen Kopfhörer und blickt lächelnd auf sein Tablet.

Mit KI und Cloud jetzt typische Zeitfresser eliminieren

Mit Cloud-Technologien und KI-Anwendungen wird Ihr Business effizienter. Sie können mit diesen Technologien agiler und flexibler arbeiten und reagieren auf die immer wechselnden Anforderungen der Geschäftswelt. Mit modernen Tools können Sie:

  • Abläufe optimieren
  • Kosten senken
  • Qualität steigern

Aufbau und Komponenten beim Multiprotocol Label Switching

Technisch gesehen fügt MPLS also herkömmlichen Internet-Datenpaketen zusätzliche Informationen hinzu – sogenannte Metadaten in Form eines sogenannten Labelstacks (auf Deutsch in etwa: Etikettenstapel). Der Router auf der Senderseite legt hierbei grundsätzlich fest, welchen Weg Datenpakete zu nehmen haben. Sogar eine Art „Absprache” zwischen den Routern ist möglich, um die Route innerhalb des Transportwegs bei Bedarf anzupassen. Hier geht es insbesondere um Alternativpfade für den Fall, dass der Standardweg ausfallen sollte.
Außerdem enthalten die MPLS-Paketinformationen Angaben zur Priorität der Datenübertragung sowie zu möglichen Alternativrouten. Die Angaben zu MPLS werden dabei zwischen Ebene zwei und drei im ISO/OSI-Stack eingeschoben. Als Sonderfall ist hier auch das „Dense Wavelength Division Multiplexing” (DWDM) angegeben, das Glasfaserumgebungen mit die MPLS-Übertragung einbezieht. Mehr dazu weiter unten:
ISO/OSI-Schichtenmodell mit MPLS als Zwischenschicht
MPLS kann als Zwischenschicht zwischen den Schichten 2 und 3 im ISO/OSI-Schichtenmodell für Netzwerkarchitekturen betrachtet werden.

Label, TC, Bottom of Stack und TTL: Der MPLS-Header

Die Länge eines MPLS-Labelstack-Eintrags beträgt nur jeweils vier Byte (32 Bit), was recht kurz ist. Wie bereits erwähnt, bringt dies Vorteile bei der Verarbeitungsgeschwindigkeit. Zum Vergleich: Ein Ethernet-II-Paket nach IEEE 802.3 beinhaltet neben den 1.500 Bytes and Nutzdaten bereits 18 Bytes an Meta-Informationen. Zu diesen kommen die vier Bytes des MPLS-Headers hinzu.
Der Labelstack enthält folgende Informationen:
  • Im sogenannten Label Switched Path (LSP) beziehungsweise „Label“ ist festgelegt, welchen Pfad das Paket im MPLS-Netz als nächstes nehmen soll, also die Adresse des nächsten Zwischenziels.
  • Die sogenannte Traffic Class (TC) wiederum dient dazu, das Paket zu priorisieren.
  • Im Bottom-of-Stack-Bit ist festgelegt, ob noch weitere MPLS-Header folgen, oder ob der aktuelle Eintrag der letzte im MPLS-Labelstack ist. Die einzelnen MPLS-Labelstack-Einträge lassen sich somit „stapeln”, wobei immer nur der oberste Eintrag für den nächsten „Sprung“ relevant ist.
  • Wie in gewöhnlichen IP-Datenpaketen auch gibt der abschließende Time-To-Live-(TTL)-Wert an, wie viele MPLS-Router das Paket noch durchlaufen darf, bevor es verworfen wird (maximal 255). Dies garantiert unter anderem, dass Datenpakete, die sich in Schleifen verirren oder anderweitig nicht zugestellt werden können, nicht endlos Ressourcen blockieren.
Der MPLS-Labelstackeintrag (Label Stack Entry) besteht aus 32 Bit mit Informationen zur nächsten Routingadresse (Label), zur Paketpriorität (TC), der Position im Stack (S) und zur Verwurfzeit (TTL)
Der MPLS-Labelstackeintrag (Label Stack Entry) besteht aus 32 Bit mit Informationen zur nächsten Routingadresse (Label), zur Paketpriorität (TC), der Position im Stack (S) und zur Verwurfzeit (TTL).

Diese MPLS-Dienste nutzen Unternehmen in der Praxis

MPLS ist der De-facto-Standard für Unternehmensstandleitungen. Dementsprechend gibt es eine ganze Reihe von standardisierten Diensten, die auf Basis von MPLS arbeiten. Zu ihnen gehören:
  • Traffic Engineering (Basisdienst): Eine der grundlegenden Funktionen von MPLS ist die Wahl fester Transportwege auf Basis verschiedener Protokolle und je nach benötigter Datenart, zum Beispiel Videostreaming, Echtzeitsteuerung und Big-Data-Analysen.
  • Layer-2-VPN: Diese Punkt-zu-Punkt-VPN-Verbindungen auf der Ebene 2 im ISO/OSI-Modell ermöglichen es, ATM-Verbindungen, virtuelle Ethernet-Umgebungen und Frame-Relay-Pfade unterschiedlicher Netze miteinander zu verbinden. Insbesondere für Internetdienstanbieter ohne eigene Netzinfrastruktur ist diese Dienstart interessant.
  • VPLS / Virtual Private LAN Services: Diese Art der Punkt-zu-Mehrpunkt-Verbindungen ist insbesondere für Broadcast-Dienste interessant. Mithilfe von VPLS lassen sich „echte“ LAN-Switches mit deren typischen Eigenschaften simulieren.
  • Layer-3-VPN: Diese VPN-Umgebungen auf einer höheren Ebene des ISO/OSI-Stacks dienen dazu, ganze Netz-Infrastrukturen von Kunden über ein MPLS-Transportnetz abzubilden. Die Anbieter stellen somit einen virtuellen IP-Router mit dessen typischen Eigenschaften als (fest) gerouteten Anschluss bereit.
  • Generalized MPLS (G-MPLS): Diese Form des MPLS bezieht auf einer zusätzlichen Abstraktionsebene auch die optische Datenübertragung in die MPLS-Umgebung mit ein. Aus technischer Sicht erweitert sich also die Signalisierung weg von der IP-Ebene hin zur Infrastruktur-Transportschicht.
Gerade in Verbindung mit Virtual Private Networks (VPN) spielt MPLS also seine tatsächlichen Stärken aus. Zudem ist MPLS zusammen mit VPN-Technologie in der Lage, herkömmliche Wide Area Networks (WAN) zu hybriden WANs zu erweitern und auch höhere Bandbreiten als früher üblich zu ermöglichen.

MPLS im Vergleich mit SD-WAN, VPLS und IPv6 Traffic Class

Welche Art der Vernetzung und Technologie(n) für Sie passend ist, hängt von Ihren konkreten Bedürfnissen und Anforderungen ab. Häufig ist es ratsam, verschiedene Ansätze miteinander zu kombinieren, um in der Summe eine optimale Umgebung zu schaffen.
Im Folgenden erfahren Sie, wie MPLS im Vergleich mit anderen Technologien abschneidet und welche Besonderheiten und Unterschiede es gibt.

SD-WAN vs. MPLS: Gemeinsamkeiten und Unterschiede

Wenn im Zusammenhang mit Standortvernetzung von Software-defined Wide Area Networks (SD-WAN) die Rede ist, kommt häufig die Frage auf, ob es sich bei SD-WAN um eine Nachfolgetechnologie zu MPLS handelt.
Das stimmt so nicht: SD-WAN ist nicht der Nachfolger von MPLS, sondern stellt lediglich eine wertvolle Ergänzung der MPLS-Idee der festgelegten Transportwege dar. Auch Mobilfunktechnik lässt sich durch eine SD-WAN-Erweiterung bestehender MPLS-Umgebungen in die Transportwege einbinden. Außerdem können Sie mit SD-WAN sicherheitskritische Datenströme von sicherheitsunkritischen trennen und so die Effizienz Ihrer Konnektivität verbessern.
Die beiden Übertragungsverfahren MPLS und SD-WAN schließen sich somit weder aus, noch wird SD-WAN MPLS in absehbarer Zeit ablösen. Da es jeweils eigene Vorteile gibt, kann wie angedeutet ein Hybrid-Ansatz bei der Implementierung sinnvoll sein: Bei der standortübergreifenden Vernetzung mit speziellen QoS-Anforderungen ist MPLS immer noch unschlagbar – insbesondere in Verbindung mit VPN.
Für Anwendungen, die nicht sicherheitskritisch sind oder aus anderen Gründen in der Cloud laufen, können Sie MPLS problemlos mit einem SD-WAN-Anschluss kombinieren. Auf diese Weise nutzen Sie sowohl die Vorteile der hochwertigen Anbindung via MPLS als auch die maximal verfügbare Internet-Bandbreite an Ihrem Standort.

MPLS oder VPLS: Was ist besser?

Diese Frage lässt sich nicht eindeutig beantworten. Sowohl MPLS als auch Virtual Private LAN Services (VPLS) sind Technologien, mit denen unterschiedliche Standorte zu einem einzigen virtuellen Netzwerk verschmelzen können. Die Unterschiede sind im Detail jedoch erheblich:
Ein VPLS funktioniert aus Anwendersicht wie ein virtueller Switch, an dem die verschiedenen Standorte und deren LAN-Umgebungen „hängen“. Während bei MPLS eine providerbasierte und individuell konfigurierte Backbone-Lösung vorliegt, basiert VPLS auf Ebene 2 des ISO/OSI-Stacks und verbindet letztlich zwei oder mehr Ethernet-Umgebungen auf virtuellem Wege miteinander.
Grafische Darstellung der übereinander angeordneten sieben Schichten des ISO/OSI-Schichtenmodells mit Geräte- und Funktionssymbolen an den einzelnen Schichtentypen.
In der Netzwerktechnik hat sich das OSI-Schichtenmodell etabliert, um komplexe Vorgänge innerhalb des Netzes aufzugliedern.
VPLS basiert trotzdem technisch gesehen auf MPLS. Ein wesentlicher Vorteil hiervon ist, dass VPLS auch Non-IP-Traffic transportieren kann. Gerade wenn Sie Standorte mit unterschiedlichen Protokollstandards und mit hohen Bandbreiten vernetzen wollen, kann VPLS das Mittel der Wahl sein. Demgegenüber spielt MPLS seine Vorteile insbesondere bei einer Vielzahl an Standorten und verschiedenen Zugriffstechnologien aus und ist insgesamt besser skalierbar.

Flow Header (IPv6 Traffic Class) oder MPLS: Was ist besser?

Im neueren Internet-Protokollstandard IPv6 ist es grundsätzlich möglich, Datenpakete mithilfe des sogenannten Flow Labels als Teil des Headers zu kennzeichnen. Der Vorteil hierbei: Pakete lassen sich als priorisiert kennzeichnen, was das Routing grundsätzlich beschleunigt.
Trotzdem zeigt sich in der Praxis, dass MPLS durch die festen und optimalen Wege durch das Internet selbst der Flow-Label-Technologie überlegen ist. Wo MPLS hingegen nicht zum Einsatz kommt, Pakete jedoch via IPv6 übertragen werden, kann der Flow Header allerdings echte Geschwindigkeitsvorteile bringen. Das ist insbesondere im (reinen) (Industrial-)IoT-Umfeld der Fall.
Geschäftsmann arbeitet an Notebook und Taschenrechner

Vodafone Connected Business

Sie möchten ein sicheres, effizientes und transparentes Unternehmensnetzwerk. Ein Netzwerk, bei dem alle Bausteine ineinander greifen? Kein Problem. Wir betreiben Ihre IT-Infrastruktur und Services. Sie konzentrieren sich auf Ihr Kerngeschäft. Wie das funktioniert? Wir kombinieren die innovative Cloud Technologie von Cisco Meraki mit dem professionellen Vodafone Business Service. Passend für kleine Unternehmen, den Mittelstand und Großunternehmen.

  • Security Appliance mit Firewall
  • WLAN
  • ...und vieles mehr

Vorteile und Nachteile von Multiprotocol Label Switching

Diese Vorteile bietet MPLS:
  • Feste Transportwege: Die Transportwege sind bei MPLS fest reserviert und ermöglichen so eine gleichbleibende Datenrate ohne Latenzschwankungen.
  • Schnelleres Routing: Pakete kommen schneller am Ziel an.
  • Garantierte Bandbreiten: Die Bandbreite, die Sie gebucht haben, können Sie tatsächlich und dauerhaft nutzen, während Sie im normalen Internetverkehr mit schwankenden Übertragungsraten konfrontiert sind.
  • Geringer Administrationsaufwand: Ihr Anbieter errichtet und verwaltet die komplette Infrastruktur des MPLS. Sie haben keinen eigenen Aufwand, um das System zu betreiben und müssen auch kein eigenes Personal oder Hardware dafür bereitstellen.
  • Skalierbarkeit: Sie können die gemietete Bandbreite innerhalb des MPLS je nach Ihren Erfordernissen anpassen, wenn Ihre Geschäftsprozesse dies erforderlich machen.
Nachteile hingegen sind:
  • Keine Native-Verschlüsselung: MPLS bringt von Haus aus keine Verschlüsselungstechnologien mit. Diese müssen Sie separat einrichten lassen, etwa per VPN.
  • Hohe Kosten: Reserviere Bandbreiten verursachen höhere Kosten und fallen in der Regel geringer aus als herkömmliche Internetumgebungen. Sie übertragen demnach weniger Daten in einer bestimmten Zeitspanne. Deswegen kombiniert man MPLS häufig mit einer SD-WAN-Umgebung sowie normaler „Best effort”-Konnektivität wie DSL oder DOCSIS (Kabel-Internet) Der MPLS-Anteil ist dann speziellen Anwendungen vorbehalten.
  • Kompliziertes Einrichten: Selbst für einen spezialisierten Anbieter kann es lange dauern, umfangreiche und komplexe dedizierte Pfade zwischen mehreren Netzwerken zu etablieren. Die Konfiguration der Label Switched Paths erfolgt zudem manuell. Dies verhindert etwa einen zeitnahen Ausbau eines Netzwerks und senkt generell die Flexibilität der Netzwerkstrukturen eines Unternehmens.

Wie sicher ist MPLS?

Multiprotocol Label Switching ist zunächst einmal ein privates Netzwerk und agiert damit aus Anwendersicht getrennt von öffentlichen Netzen. Benutzer:innen erlangen ausschließlich mittels eigens zugewiesener Ports Zugang darauf, die Ihr Provider Ihnen einrichtet. Da es genau zwei Zugangspunkte zum Internet gibt – den des absendenden Rechners und den des empfangenden – können Sie diese im Rahmen Ihrer Maßnahmen zur Netzwerksicherheit normalerweise recht einfach mit überwachen.
Auch die gesendeten Daten sind grundsätzlich einzig den autorisierten Personen innerhalb Ihrer privaten Netzwerkdomäne zugänglich. Dies ist der Grund dafür, warum der Datenverkehr via MPLS üblicherweise unverschlüsselt erfolgt. Sogenannte Man-in-the-Middle-Attacken sind ungleich schwieriger als im normalen, „öffentlichen“ Internet.
Da sich die meisten Angriffsarten auf Sicherheitslücken in öffentlichen und IP-basierten Netzwerken konzentrieren, gilt MPLS als überaus sicher. Ohne eine explizite Kenntnis der vergebenen Labels oder Zugriff auf die verwendeten Knotenpunkte kann kein externer Zugriff auf den Datenverkehr erfolgen. Per Definition jedoch ist Multiprotocol Label Switching aufgrund der fehlenden Datenverschlüsselung nicht sicher. Deshalb setzen viele Unternehmen auf Virtual Private Networks (VPN), um die Leitung(en) zusätzlich abzusichern.
Eine wesentliche Schwachstelle auch bei MPLS ist jedoch, wie bei den meisten IT-Systemen, der Mensch: Durch fahrlässiges Handeln in Bezug auf Cybergefahren wie etwa Phishing, können Kriminelle Identitäten und Zugriffsrechte stehlen und damit Zugang zu MPLS-Sendern oder -Empfängern erlangen. In einem solchen Fall wären nicht nur das Mitlesen für Dritte möglich, sondern tendenziell auch sehr sensible Daten in Gefahr.
Schulen Sie Ihre Belegschaft aus diesem Grund regelmäßig hinsichtlich der Cybergefahren – nicht nur in Bezug auf MPLS können Sie damit die Gefahr einer erfolgreichen Attacke auf Ihr Unternehmen signifikant reduzieren.
Nahaufnahme Netzwerkanschlüsse

Standortvernetzung für Ihr Unternehmen

Holen Sie sich eine eigene Plattform für alle Sprach-, Daten- und UCC-Anwendungen. Mit unserer Lösung zur Standort-Vernetzung. Sie verbindet alle Standorte und Mitarbeiter Ihres Unternehmens.

  • Sicherheit für Ihre Daten
  • Effizientes Arbeiten und Kommunizieren
  • Flexible Access Technologien
  • Alles aus einer Hand und ein Partner für alle Fragen

Das Wichtigste zu MPLS in Kürze

  • Multiprotocol Label Switching ist eine Technologie zur Standortvernetzung von Unternehmen.
  • MPLS ermöglicht feste Transportwege in eigentlich verbindungslosen Netzen wie dem „normalen“ Internet.
  • Unternehmen können diese über Ihren Provider mit einem oder mehreren Diensten kombinieren, um verschlüsselte Verbindungen zwischen Standorten herzustellen.
  • Wesentliche Vorteile liegen in der Konfigurierbarkeit, Flexibilität und Skalierbarkeit.
  • Als privates Netzwerk gilt MPLS an sich als sicher. Aufgrund der unverschlüsselten Verbindung empfiehlt sich aber der Einsatz von VPN-Umgebungen, um die Daten vor dem Zugriff von Dritten zusätzlich zu schützen.
  • Je nach Szenario können zusätzlich oder alternativ SD-WAN, VPLS und der IPv6 Flow Header eine wichtige Rolle bei der Standortvernetzung spielen.
Das könnte Sie auch interessieren:
Digitalisierung

„So geht Corporate Influencing” – mit Céline Flores Willers

Céline Flores Willers ist LinkedIn-Pionierin und Top Voice der "The People Branding Company". Wie Unternehmen gezielt Reichweite und Einfluss gewinnen, verrät sie in dieser Podcast-Folge.

Verlasse Vodafone Webseite: Zum PodcastZum Podcast

Céline Flores Willers und Christoph Burseg vor rotem Hintergrund zur Podcast-Folge 279
46:01
Telefon

Digitalisierungs-Beratung

Sie haben Fragen zur Digitalisierung? Jetzt kostenlos beraten lassen. Montag-Freitag von 8-18 Uhr, außer an Feiertagen.

0800 505 4539

Hilfe und Service

Montag bis Freitag von 8 bis 20 Uhr, außer an Feiertagen.

0800 172 1234
Online
Vor Ort