Initié par l'IETF en 1997, afin d'optimiser le trafic des flux IP, le MPLS (MultiProtocol Label Switching) a été conçu, dès le départ, pour rester indépendant des technologies réseaux (ATM, Frame Relay, Ethernet, etc.). Principalement utilisé par les opérateurs sur leur réseau, MPLS leur permet de définir différentes classes de service selon l'origine des flux, leur nature ou leur niveau de priorité.

Ce protocole exploite les classes de service DiffServ (différenciation de services). MPLS se concrétise par l'ajout d'une étiquette sur chaque paquet IP, également appelée label ou tag, encapsulée dans l'entête de niveau 2 et identifiant le chemin à suivre (appelé aussi Label Switch Path) dans le réseau.

Ces labels sont affectés par des routeurs de périphérie, appelés Label Edge Router (LER), dès l'entrée du paquet sur le réseau MPLS, et retirés à la sortie de ce même réseau par un autre LER. À l'intérieur du réseau, des routeurs de commutation de labels (LSR) transmettent les paquets, en respectant la valeur des labels. Le routage s'effectue selon des classes d'équivalence (Forward Equivalence Class, FEC), associées à un ensemble de paquets qui ont les mêmes propriétés (classe de service, adresse de destination, etc.). Ainsi, tous les paquets partageant une même FEC empruntent le même chemin (LSR et LER de sortie) avec un niveau de priorité identique.

Contrairement aux algorithmes de routage classiques, ce cheminement permet d'optimiser la gestion des flux. Différents protocoles sont utilisés pour distribuer ces références : des labels de signalisation, comme le Label Distributed Protocol (LDP, défini et soutenu par l'IETF), le RSVP ou encore des protocoles de routage (BGP ou OSPF). L'utilisation de ces divers protocoles peut générer des incompatibilités entre les différents matériels. À terme, le MPLS devrait s'imposer en tant que protocole gérant la QoS. L'attribution de classes de service permet déjà, par exemple, d'acheminer plus rapidement les flux extranet ou Internet, selon les besoins.

Mais le véritable défi technique à venir porte sur les marchés émergents de la vidéo, de la VoIP et de la vidéo à la demande, des technologies déjà intégrées dans les offres « triple play » des opérateurs. Pour répondre à ces nouveaux besoins, les constructeurs travaillent à la mise au point de protocoles, comme PIM ou MLD, pour gérer le multicast sur MPLS. Avec le risque de multiplier le nombre de protocoles à gérer et, donc, d'augmenter la charge pour les routeurs.