為了解決目前以Internet為主的IP主干網絡所面臨的問題，由IETF提出了多協議標記交換(MPLS)。MPLS能在主干網上大大提高IP的轉發性能，并提供業務分類(CoS)以及QoS保證。MPLS可以用在現有的相當一部分主干ATM網上，在這些網絡上實現高性能的IP業務。

  IETF提出的多協議標記交換與標記交換相似，它給數據包加上標簽，通過定長短標簽與轉發方向的映射關系來進行數據包的轉發。與傳統IP轉發不同，MPLS不需要對數據包頭中的目的地址進行最長匹配，只需用較為簡單的算法對標簽進行匹配檢索，從而可以提高轉發效率，這種標簽的匹配運算也可以使用具有類似功能的交換硬件來完成，如ATM交換網絡。當MPLS用于ATM網絡時，可以實現高效的IP轉發，并不需要傳統IPoA的地址解析過程，它屬于IP和ATM融合的集成模型。

  MPLS網絡結構示意圖

  MPLS是屬于第三層交換技術，在引入了基于標記機制后，它把選路和轉發分開，由標簽來規定一個分組通過網絡的路徑。MPLS網絡是由核心部分的標簽交換路由器(LSR)、邊緣部分的標簽邊緣路由器(LER)組成。LSR的作用可以看作是ATM交換機與傳統路由器的結合，由控制單元和交換單元組成；LER的作用是分析IP包頭，用于決定相應的傳送級別和標簽變換路徑(LSP)。MPLS網絡如圖所示。

  LSR就是實現MPLS功能的ATM交換機，LER可以是具有MPLS功能的ATM交換機，也可以是具有MPLS功能的路由器。標記交換的工作過程分三步進行，一是由LDP(標記分布協議)和傳統路由協議(OSPF等)一起，在LSR中建立路由表和標記映射表。二是LER接收IP包，完成第三層功能，并給IP包加上標記；在MPLS出口的LER上，將分組中的標記去掉后繼續進行轉發。三是LSR對分組不再進行任何第三層處理，只是依據分組上的標記通過交換單元對其進行轉發。