¿Qué es MPLS (Multiprotocol Label Switching): cómo funciona y para qué sirve?

por Erick Roch Moraguez

‍

Image Source: FreeImages‍

Tabla de contenidos

Funcionamiento de MPLS – Conmutación de etiquetas y reenvío de paquetes
Ventajas de MPLS – Ingeniería de tráfico, calidad de servicio (QoS) y seguridad
MPLS frente a los protocolos de encaminamiento tradicionales – OSPF y BGP
Arquitectura de redes MPLS – Provider Edge (PE), Provider (P) y Customer Edge (CE)
Aplicaciones MPLS – VPN, Voz sobre IP (VoIP) y Cloud Computing
Proveedores de servicios MPLS y modelos de precios
Estrategias de implantación y migración MPLS
Herramientas de monitorización y resolución de problemas MPLS
Conclusión – El futuro de MPLS y las redes definidas por software (SDN)

En la era digital actual, es vital disponer de una red rápida y fiable para seguir el ritmo de la creciente demanda de datos. Ahí es donde entra en juego la conmutación multiprotocolo de etiquetas (MPLS). MPLS es una tecnología que permite redes de comunicación de alto rendimiento mediante el encaminamiento de datos de un nodo de red a otro basado en etiquetas de ruta cortas en lugar de largas direcciones de red.

Este sistema de etiquetado permite una transmisión de datos más rápida y eficaz, por lo que resulta ideal para empresas y organizaciones que dependen de la transferencia de datos en tiempo real. MPLS se utiliza ampliamente en redes empresariales, proveedores de servicios de Internet y centros de datos para priorizar y gestionar eficazmente el tráfico de red. En este artículo, nos adentraremos en los conceptos básicos de MPLS, su funcionamiento y sus ventajas para las empresas que necesitan una infraestructura de red fiable y segura. Así que abróchese el cinturón y prepárese para aprenderlo todo sobre MPLS.

Funcionamiento de MPLS – Conmutación de etiquetas y reenvío de paquetes

MPLS funciona añadiendo una etiqueta a los paquetes de datos cuando entran en la red, que luego se utiliza para determinar el siguiente salto en la red. La etiqueta es un identificador corto de longitud fija que el router de entrada asigna a cada paquete, basándose en la dirección de destino. Esta etiqueta se utiliza después para tomar decisiones de reenvío en cada enrutador a lo largo de la ruta, basándose en la etiqueta y en la tabla de reenvío correspondiente. Esto significa que cada enrutador sólo tiene que mirar la etiqueta, en lugar de la cabecera completa del paquete, para determinar a dónde reenviar el paquete.

El proceso de conmutación de etiquetas consta de tres pasos básicos: imposición de etiquetas, intercambio de etiquetas y eliminación de etiquetas. En el primer paso, el router de entrada añade una etiqueta al paquete cuando entra en la red. En el segundo paso, cada enrutador a lo largo de la ruta intercambia la etiqueta entrante por una nueva, basándose en su tabla de reenvío, y reenvía el paquete al siguiente salto. En el último paso, el encaminador de salida elimina la etiqueta del paquete y lo reenvía al destino.

MPLS también permite la creación de rutas virtuales, conocidas como Label Switched Paths (LSPs), que pueden utilizarse para encaminar el tráfico a lo largo de una ruta específica a través de la red. Esto se consigue asignando una etiqueta específica a un conjunto de rutas que siguen un camino concreto y reenviando los paquetes con esa etiqueta a lo largo de ese camino. Los LSP pueden utilizarse para proporcionar capacidades de ingeniería de tráfico, permitiendo a los operadores de red controlar el flujo de tráfico a través de la red y optimizar el rendimiento.

Ventajas de MPLS – Ingeniería de tráfico, calidad de servicio (QoS) y seguridad

MPLS ofrece varias ventajas sobre los protocolos de enrutamiento IP tradicionales, entre ellas la mejora de la ingeniería de tráfico, la calidad de servicio (QoS) y la seguridad. Al permitir la creación de LSP, MPLS permite a los operadores de red asignar ancho de banda y priorizar el tráfico a lo largo de rutas específicas a través de la red. Esto puede ayudar a optimizar el rendimiento de la red y reducir la congestión, especialmente en redes a gran escala con grandes volúmenes de tráfico.

MPLS también ofrece funciones de calidad de servicio mejoradas, que permiten a los operadores de red priorizar el tráfico en función de su tipo o aplicación. Esto puede ayudar a garantizar que las aplicaciones críticas, como la voz o el vídeo, reciban el ancho de banda necesario y no se vean afectadas por otro tipo de tráfico. Además, MPLS ofrece funciones de seguridad integradas, como el aislamiento del tráfico y el cifrado, que ayudan a proteger la red de ataques y accesos no autorizados.

MPLS frente a los protocolos de encaminamiento tradicionales – OSPF y BGP

MPLS se compara a menudo con los protocolos de encaminamiento IP tradicionales, como Open Shortest Path First (OSPF) y Border Gateway Protocol (BGP). Mientras que estos protocolos están diseñados para enrutar el tráfico en función de las direcciones de red, MPLS utiliza etiquetas para enrutar el tráfico en función del tipo de servicio o aplicación. Esto hace que MPLS sea más eficaz y flexible, sobre todo en redes a gran escala con requisitos de enrutamiento complejos.

OSPF es un protocolo de enrutamiento link-state que se utiliza habitualmente en redes empresariales para distribuir información de enrutamiento entre routers. Utiliza un diseño de red jerárquico, con routers organizados en áreas basadas en su ubicación geográfica o función. BGP, por su parte, es un protocolo de pasarela exterior que se utiliza para intercambiar información de enrutamiento entre diferentes sistemas autónomos (AS) en Internet. Los proveedores de servicios de Internet suelen utilizarlo para gestionar el tráfico entre distintas redes.

Aunque OSPF y BGP son eficaces en sus respectivos ámbitos, no están diseñados para gestionar los complejos requisitos de ingeniería de tráfico y QoS de las redes modernas. MPLS ofrece una solución más eficaz y flexible para este tipo de redes, permitiendo a los operadores priorizar el tráfico y optimizar el rendimiento de la red.

Arquitectura de redes MPLS – Provider Edge (PE), Provider (P) y Customer Edge (CE)

Las redes MPLS suelen organizarse en tres capas: el extremo del cliente (CE), el extremo del proveedor (PE) y la capa del proveedor (P). La capa CE es donde la red del cliente se conecta a la red del proveedor de servicios. La capa PE es donde la red del proveedor de servicios se conecta a la red del cliente, y donde se suele implementar MPLS. La capa P es el núcleo de la red del proveedor de servicios, donde el tráfico se reenvía entre los routers.

Los routers PE se encargan de añadir y eliminar etiquetas a los paquetes a medida que entran y salen de la red del proveedor de servicios. También mantienen las tablas de reenvío que se utilizan para encaminar el tráfico a lo largo de los LSP. Los routers P se encargan de reenviar los paquetes entre los routers PE, basándose en las etiquetas y las tablas de reenvío.

Aplicaciones MPLS – VPN, Voz sobre IP (VoIP) y Cloud Computing

MPLS se utiliza ampliamente en redes empresariales para proporcionar una conectividad segura y fiable entre diferentes ubicaciones. Una de las aplicaciones más comunes de MPLS son las redes privadas virtuales (VPN), que permiten a los usuarios remotos acceder de forma segura a la red de la empresa a través de Internet. Las VPN basadas en MPLS ofrecen mayor seguridad y capacidades de calidad de servicio, en comparación con las soluciones VPN tradicionales.

Otra aplicación común de MPLS es la voz sobre IP (VoIP), que se utiliza para transmitir llamadas de voz a través de Internet. MPLS proporciona las capacidades de QoS necesarias para garantizar que el tráfico de voz se prioriza y se entrega con el mínimo retraso o pérdida de paquetes. Esto ayuda a garantizar que la calidad de la voz sea alta y que las llamadas no se caigan ni se interrumpan.

MPLS también se utiliza cada vez más en entornos de computación en nube, donde puede utilizarse para conectar diferentes servicios en nube y centros de datos. Al utilizar MPLS para crear LSP entre distintas ubicaciones, los proveedores de cloud computing pueden garantizar que el tráfico se encamina por la ruta óptima y que se optimiza el rendimiento.

Proveedores de servicios MPLS y modelos de precios

Los proveedores de servicios, como las empresas de telecomunicaciones y los proveedores de servicios de Internet, suelen ofrecer MPLS. Estos proveedores ofrecen MPLS como un servicio gestionado, lo que significa que se encargan de la instalación, configuración y mantenimiento de la red MPLS. Los precios de los servicios MPLS varían en función del proveedor, el nivel de servicio requerido y el tamaño y complejidad de la red.

Existen varios modelos de precios para los servicios MPLS: tarifa plana, precios basados en el uso y precios por niveles. La tarifa plana es una cuota mensual fija que cubre un determinado nivel de servicio, independientemente de la cantidad de tráfico o uso. Los precios basados en el uso cobran a los clientes en función de la cantidad de tráfico o uso, y a mayor uso, mayores tarifas. La tarificación por niveles ofrece distintos niveles de servicio a distintos precios, y los niveles más altos proporcionan más ancho de banda y prestaciones.

Estrategias de implantación y migración MPLS

La implantación de una red MPLS puede ser un proceso complejo y lento, sobre todo en redes de gran tamaño. Sin embargo, existen varias estrategias que pueden utilizarse para simplificar el proceso y reducir el impacto sobre los usuarios. Una de ellas consiste en implantar MPLS de forma gradual, empezando por un pequeño proyecto piloto y ampliando gradualmente hasta cubrir toda la red. Otra estrategia consiste en utilizar un enfoque de migración por fases, en el que diferentes partes de la red se vayan migrando a MPLS a lo largo del tiempo.

Independientemente del enfoque utilizado, es importante planificar y probar cuidadosamente la implantación de MPLS para garantizar que cumple los requisitos de rendimiento y fiabilidad de la red. Esto puede implicar configurar y probar distintas políticas de calidad de servicio, así como supervisar el rendimiento de la red y los flujos de tráfico.

Herramientas de monitorización y resolución de problemas MPLS

Las redes MPLS pueden ser complejas y difíciles de solucionar, especialmente en entornos a gran escala. Sin embargo, existen varias herramientas y técnicas que pueden utilizarse para monitorizar y solucionar problemas en redes MPLS. Entre ellas se incluyen los sistemas de gestión de red, como SNMP y NetFlow, que pueden utilizarse para supervisar el rendimiento de la red y los flujos de tráfico.

Otras herramientas que pueden utilizarse para solucionar problemas de redes MPLS son las herramientas de captura y análisis de paquetes, como Wireshark, que pueden utilizarse para capturar y analizar el tráfico de red. Esto puede ayudar a identificar problemas con la red MPLS, como políticas QoS mal configuradas o bucles de enrutamiento. Además, se pueden utilizar herramientas específicas de MPLS, como traceroute y ping, para probar la conectividad y solucionar problemas con los LSP MPLS.

Conclusión – El futuro de MPLS y las redes definidas por software (SDN)

MPLS ha sido una tecnología clave para permitir redes de comunicaciones de alto rendimiento durante más de dos décadas. Sin embargo, a medida que las redes se vuelven más complejas y dinámicas, surgen nuevas tecnologías y enfoques para hacer frente a estos retos. Una de estas tecnologías son las redes definidas por software (SDN), que ofrecen un enfoque más flexible y programable de la gestión de redes.

La SDN permite a los operadores de red programar y automatizar funciones de red mediante API abiertas y controladores basados en software. Esto permite un control más granular del tráfico y las políticas de red, y puede ayudar a reducir la complejidad y el coste de la gestión de la red. Aunque es probable que MPLS siga siendo una tecnología importante para muchas redes empresariales, se espera que SDN desempeñe un papel cada vez más importante en el futuro de la gestión de redes.