VRRP-虛擬路由器冗餘協議

LudwigWuuu發表於2018-09-15
VR路由器協議

VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol)

虛擬路由器冗餘協議 通常情況下，同一網段的所有主機都設定一條相同的閘道器為下一跳的預設路由，然而當閘道器故障的時候，此時該網段下的所有主機都無法與外部網路通訊，通過VRRP可以避免由於區域網閘道器單點故障而導致的網路中斷。

應用

主備備份

VRRP允許將多個路由器加入到一個備份組中，形成一臺虛擬路由器。 在一個備份組中，主路由器（Master身份）承擔閘道器功能，當主路由器出現故障時，其他備用路由器（Backup身份）通過VRRP選舉出一個路由器接替主路由器的工作。 不同路由器在備份組中擁有不同的優先順序，優先順序最高的將成為主路由器。

VRRP-虛擬路由器冗餘協議
如上圖所示，SW1和SW2實際IP地址為192.168.0.252和192.168.0.253，通過VRRP，將對映為一個閘道器192.168.0.254

負載分擔

VRRP負載分擔使多臺路由器同時承擔業務，需要兩個及兩個以上的備份組，同一路由器可以加入不同的備份組，有不同的優先順序，從而實現負載分擔。

VRRP-虛擬路由器冗餘協議
如上圖所示，SW1和SW2加入兩個備份組，處於上面的為備份組1，處於下面的為備份組2。SW1為備份組1Master，負責轉發VLAN10的資料幀，192.168.0.0/24網段的資料包，而SW2為備份組2Master，負責轉發VLAN20的資料幀，192.168.1.0/24網段的資料包。

工作原理

VRRP標準

VRRP協議報文使用固定組播地址224.0.0.18
虛MAC地址：00-00-5E-00-01-{VRID} （VRID虛擬路由器號，範圍1-255）
複製程式碼

相關概念

  • VRID：虛擬路由器號，範圍1-255，以區分不同備份組
  • Master和Backup路由器：Master路由器由備份組內所有路由器根據優先順序高低選舉出的路由器，承擔閘道器功能，其他都為Backup路由器。
  • IP地址擁有著：介面IP地址與虛擬IP地址相同的路由器為“IP地址擁有者”。
  • 虛MAC地址：00-00-5E-00-01-{VRID}，當虛擬路由器迴應ARP請求時，迴應的是虛擬MAC地址，而不是介面真實的MAC地址
  • 優先順序：通過優先順序確定參與到備份組每臺路由器的地位，優先順序最大的將成為Master路由器。優先順序相同時，將比較介面的主IP地址。取值範圍為0-255。實際可配置範圍為1-254，0為系統保留為特殊用途，255保留給“IP地址擁有者”。
  • 搶佔模式：主路由器會不斷髮送VRRP報文，Backup收到報文後一旦發現自己優先順序更高，它將成為Master，從而傳送VRRP報文，而Master收到報文後，自己的優先順序較低，自動成為Backup。
  • 非搶佔模式：只要Backup一直收到Master的VRRP報文，就可以證明Master執行正常，所以不會主動成為Master。在非搶佔模式下，即使Master優先順序降低，只要Master不故障一直處於執行狀態中，Backup則不會搶佔成為Master。
  • 認證型別：三種認證型別：無認證、簡單字元認證和MD5認證。
    VRRP-虛擬路由器冗餘協議
    監視介面功能：在上圖中，Master為SW1，SW1承擔著閘道器的報文轉發。當SW1上行鏈路（與SW4相連）故障後，如果沒有開啟介面監視，SW1仍然是Master，仍然承擔報文轉發任務，但此時區域網以無法與外部網路通訊。 所以需要SW1監視埠1，當該埠DOWN後，在搶佔模式下主動降低自己的優先順序，讓SW2搶佔成為Master，使SW2承擔報文轉發任務。

VRRP報文格式

VRRP-虛擬路由器冗餘協議

  • Version：版本號，2、3。
  • Type：VRRP報文型別。在VRRPv2下報文只有一種型別，即VRRP通告報文（Advertisement），取值為1。
  • Virtual Rtr ID（VRID）：備份組號。範圍0-255。
  • Priority：路由器在備份組中的優先順序。數值越大優先順序越高。
  • Count IP Addrs：備份組的虛擬IP地址個數，一個IP地址可對應多個虛擬IP地址。
  • Auth Type：認證型別。0->無認證。1->簡單字元認證。2->MD5認證。
  • Checksum：16位校驗和。
  • IP Address：備份組虛擬IP地址表項，包含地址數定義在Count IP Addrs欄位。
  • Authentication Data：驗證字。

狀態機

VRRP-虛擬路由器冗餘協議
Initialize：路由器啟動後進入Initialize狀態，介面Startup後才會轉讓Backup或Master。Initialize狀態不會對VRRP報文進行處理。 Master：在該狀態下，定期傳送VRRP廣播報文。響應對虛擬IP地址的ARP請求，並且響應虛擬MAC地址。轉發目的MAC地址為虛擬MAC地址的IP報文。在該狀態中，只有接收到優先順序比自己大的VRRP報文才會轉為Backup。 Backup：接收Master傳送的VRRP廣播報文，對虛擬IP地址的ARP請求不做相應。丟棄目的MAC地址為虛擬MAC地址的IP報文。Backup有個Master_Down定時器，到時後預設Master路由器故障，自己將成為Master。

相關命令

  • [interface-view]vrrp vrid virtual-router-id virtual-ip virtual-address 建立備份組的同時，配置備份組的虛擬IP地址。為備份組指定第一個虛擬IP地址時，VRRP備份組會自動生成。以後再給這個備份組指定虛擬IP地址時，VRRP備份組僅將這個IP地址新增到它的備份組虛擬IP地址列表中。
  • [interface-view]vrrp vrid virtual-router-id priority priority-value 配置路由器再備份組中的優先順序。
  • [interface-view]vrrp vrid virtual-router-id preempt-mode [timer delay delay-value] 配置備份組工作在搶佔模式下，可選配置搶佔延遲時間。
  • [interface-view]vrrp vrid virtual-router-id track track-entry-number priority reduced reduced-value 命令用來配置監視指定的Track項，即當Track項的狀態為Negative時降低路由器的優先順序
  • [system-view]dis vrrp 顯示VRRP備份組狀態資訊，不同廠商命令大致相同。

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