标签（label）是一个长度固定、只具有本地意义的短标识符，用于唯一标识一个分组所属的转发路径。交换（switching）是指路由器根据分组所携带标签进行路由转发的过程。多协议标签交换（multiprotocol label switching，MPLS）起源于IPv4，使用IP（Internet Protocol）寻址和路由协议，核心技术可以扩展到多种网络协议，多协议即指MPLS支持多种网络协议。

20世纪90年代中末期，网络界提出了一系列方法，以提升IP路由器的转发速率。这些方法都源自虚电路网络中的重要概念之一：定长标签。目标是有选择地对数据包打标签，并允许路由器基于定长标签进行数据包的转发。基于定长标签的转发方式，替代了IPv4框架下每个路由器都要进行的复杂低效的最长前缀路由表项匹配，由此提升了路由转发的效率。因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force,IETF）在2001年发表了RFC3031，系统地提出了MPLS的概念和原理，将虚电路（virtual circuit，VC）技术有效地融合进数据报网络框架中。

随着专用集成电路（application-specific integrated circuit，ASIC）技术的发展，路由查找速度已经不成为阻碍网络发展的瓶颈。这使得MPLS在提高转发速度方面不具备明显的优势。但由于多协议标签交换结合了IP（Internet Protocol）网络强大的三层路由功能和传统二层网络高效的转发机制，在转发平面采用面向连接方式，与现有二层网络转发方式非常相似，这些特点使得MPLS能够很容易地实现IP层（见IPsec协议）与ATM层、帧中继等二层网络的无缝融合，并为服务质量、流量工程（traffic engineering，TE）、虚拟专用网等应用提供更好的解决方案，因此仍旧得到了广泛的应用（见星上交换路由技术）。

多协议标签交换（MPLS）引入了一个新的协议头，格式由RFC 3032定义，一般放在二层协议头和三层协议头之间，包括20个比特的标签（虚电路标识）、3个保留比特（通常用作COS）、1个比特S（通常用于指示一系列的“成栈”的MPLS首部的结束）和8个比特的TTL（Time To Live）。MPLS基于标签进行数据分组的转发。当分组进入MPLS域时，为其分配固定长度的标签，将标签打入MPLS协议头；在后续整个转发过程中，交换节点不用进行三层路由，仅仅根据标签完成数据分组的转发。

由于MPLS在二层和三层协议头之间加入了标签，因此一个MPLS加强的帧仅能在两个均为MPLS使能的路由器（标签交换路由器）之间发送。标签交换路由器接收到带有标签的分组时，不用查看目标IP地址，也不用使用最长前缀匹配查找路由表，而是直接在转发表中查找MPLS标签来转发MPLS帧。

为了支持标签交换，需要支持标签分发协议（label distribution protocol，LDP），目的是依据已有的路由信息形成标签转发表。当LDP以逐跳方式建立标签转发表时，利用沿途各中间路由器中路由转发表中的信息来确定下一跳。而路由转发表中的信息是内部网关协议（interior gateway protocol，IGP)、边界网关协议（border gateway protocol，BGP）等路由协议运行计算的结果。

引入MPLS最初的目的是通过定长标签的查找代替最长前缀匹配路由查找来增加交换的速度，但随着MPLS的广泛应用，其所具有的流量管理能力逐渐显现出来。MPLS提供了沿着多条路径转发分组的能力，进而给管理员提供了简单的流量工程（TE）。MPLS还能进行转发路径的快速恢复，实现对链路故障的快速反应；MPLS还能用于实现区分服务（diff-serv）以及虚拟专用网（VPN）。