MPLS 개념 동작원리 및 전용회선 비교

MPLS는 짧고 고정된 길이의 라벨을 이용하여 L2 스위칭에 의해 고속으로 패킷을 전달하는 기술입니다. 이를 통해 기존 인터넷망에서는 어려운 고속 전송 및 QoS 서비스 구현 등이 가능합니다. 이 문서에서는 MPLS 개념 및 동작원리 대해서 자세히 알아보겠습니다.

MPLS 개념

배경

일반 인터넷의 단점은 라우팅 테이블의 빈번한 변화로 인한 속도 저하와 애플리케이션에 따른 QoS 기능의 부족입니다. 이런 인터넷 속도 및 부가 기능 지원의 부족 문제를 해결하고자 등장한 기술이 MPLS 입니다

L2 vs L3 스위칭 비교

MPLS의 전송이 빠른 이유는 다음의 그림과 같이 기존 hop-by-hop 라우팅에 의한 L3 계층의 IP 패킷을, L2 스위칭에 의해서만 빠르게 처리할 수 있기 때문입니다.

L3 계층까지 패킷이 전달되면 IP 주소 테이블의 디코딩이 필요하여 필연적으로 로드가 발생합니다. 하지만 L2의 경우 이런 절차 없이 스위칭 되므로 속도가 빠릅니다..

IP 네트워크와 MPLS 비교

기존 인터넷망과 비교해서 MPLS의 장단점을 아래 정리하였습니다. MPLS의 빠른 전송 속도와 QoS 지원은 장점이지만, IP 망 대비 구축 및 유지비용은 상대적으로 높다는 단점이 있습니다.

구분	IP	MPLS
IP 트래픽 엔지니어링	보통	좋음
고속포워딩	보통	좋음
QoS 지원	보통	좋음
VPN 비용	저가	중가
구축/유지비용	저가	고가

위의 표와 같이 VPN 비용의 경우 IP망은 IPSec, SSL과 같은 다양한 기술을 이용할 수 있는 반면에 MPLS VPN은 별도의 망 구축 비용이 추가되므로 비용이 비싼 특징이 있습니다. 하지만 상대적으로 속도가 빠르며 기업에서 본사와 지사망을 구축하는데 많이 활용됩니다. 이와 관련한 정보는 다음을 참고 바랍니다.

KT 엔터프라이즈 MPLS VPN 요금정보 보기

동작원리

MPLS 패킷 및 망구성 측면에서 동작 원리를 자세히 살펴보겠습니다.

패킷

패킷은 Shim 헤더라고 불리는 자체 포맷으로 구성되며, 그림과 같이 label, CoS, S, TTL의 32비트(4바이트) 정보로 구성됩니다.

Label: 스트림을 구별하는 식별하는데 사용되는 짧은 고정길이의 식별자
Stack: Bottom of Stack 비트. Label 스택에서 최종 엔트리인 경우 1로 설정, 그 외에는 0으로 설정된다.
TTL: Time To Live 값을 표시하는 용도로 설정된다.
Experimental: CoS 용도로 사용되며 QoS 서비스시 4개의 등급으로 나눠 차등화된 서비스를 제공하는 용도로 사용한다.

MPLS 패킷은 위와 같이 L3 패킷 외부에 별도의 Shim 패킷을 두는 방식으로 이어서 설명할 망 구성에서 사용됩니다.

동작절차

아래 그림은 MPLS 패킷이 전송되는 동작 순서를 나타낸 것입니다. 참고로 MPLS 망 내에서는 OSPF나 BGP 프로토콜을 이용해 라우팅 경로를 결정합니다.

LER 라우터로 IP 패킷이 들어오면 MPLS 패킷 라벨을 부착하여 패킷을 Push 한다. (MPLS 망 진입)
LDP (Label Distribution Protocol)을 통해 Label과 라우팅 경로를 매핑 설정한다.
LSR이 Label swapping 기능을 통해 패킷을 종단까지 고속 전달한다.
종료지점의 LER에서 MPLS Label을 제거하고 IP 망에 패킷을 전달한다. (MPLS 망 종료)

정리하면 LDP에 의해 Label과 전송경로를 설정하면, 내부의 LSR (Label Switch Router)에 의해 패킷을 다음 라우터로 고속 전달하며, 마지막 종료 지점에서 Lable을 제거하고 다시 IP 패킷망으로 이동합니다.

MPLS vs 전용회선 비교

MPLS는 네트워크 트래픽을 논리적으로 분류한다는 측면에서 전용회선의 한 종류로 볼 수 있습니다. 하지만 전용회선과 같이 종단 간 회선을 독점해서 사용하지 않기에 전용선보다는 비용이 저렴합니다.

비교	MPLS	전용회선
특징	논리적 전용망	물리적 전용망
비용	고가	매우 고가
점유형태	공유가능	불가

전용회선의 경우 보안이 특별히 요구되거나 물리적으로 분리될 필요가 있는 금융권 등에서 매우 한정적으로 쓰이는 방식입니다. 하지만 MPLS도 비용면에서 전용선에 비하면 낮지만 저가라고 할 수는 없습니다.

이에 대한 대안으로 MPLS의 특징인 고속전송의 장점과 비용의 절감이 가능한 것이 MPLS VPN 서비스 입니다. 이는 방화벽, 대역폭 제어, 패킷 모니터링 등의 기능이 가능하며 상대적으로 가격이 저렴한 장점이 있습니다.

> MPLS VPN 특징 및 장단점 비교

이상으로 MPLS 개념 동작 원리 및 전용회선과 차이점에 대해서 알아보았습니다.