【网络】VRRP技术

爱被打了一巴掌 2024-04-06 14:33 33阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、概述
 *  二、VRRP的工作原理
 *  三、VRRP术语
 *   *  VRRP路由器
     *  VRRP组
     *  虚拟路由器
     *  虚拟IP地址、MAC地址
     *  Master、Backup路由器
 *  四、VRRP状态机
 *  五、VRRP报文形式
 *  五、VRRP的工作过程
 *  六、相关命令
 *  七、实操题
 *   *

--------------------

## 一、概述 ##

VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol，也即虚拟路由器冗余协议。VRRP广泛应用在边缘网络中，它的设计目标是支持特定情况下IP数据流量失败转移不会引起混乱，允许主机使用单路由器，以及即使在实际第一跳路由器使用失败的情形下仍能够维护路由器间的连通性。

## 二、VRRP的工作原理 ##

利用VRRP，在同一VLAN中的接口一起工作，但只有一个路由器处于Master状态，它主要职责是实施数据流量的转发。在一个VRRP内的多个路由器共用要给虚拟IP地址，这个地址是组内所有主机的默认网关地址（缺省网关地址）。

VRRP可以决定哪个路由器是Master，Master路由器主要是负责接收发送用户网关的数据包进行转发，以及响应PC对其网关IP地址的ARP请求。

Backup路由器侦听Master路由器的状态，当Master路由器发生故障时，第一时间接替工作，这种行为称为平滑切换。

## 三、VRRP术语 ##

### VRRP路由器 ###

运行VRRP的路由器。一台VRRP路由器（的接口）可以同时参与到多个VRRP组中，在不同的组中，一台VRRP路由器可以充当不同的角色

### VRRP组 ###

一个VRRP组由多个VRRP路由器组成，使用相同的VRID ( Virtual Router ID ，虚拟路由器ID)进行标识，属于同一VRRP组的VRRP路由器互相交换信息，每一个VRRP组中只能有一个Master。

### 虚拟路由器 ###

对于每一个VRRP组，抽象出来的一个逻辑路由器，该路由器充当网络用户的网关，该路由器并非真实存在，事实上对于用户而言，只需知道虚拟路由器的IP，至于具体的虚拟路由器的角色由谁来承担、数据转发任务由谁来承担、Master故障后谁来接替，这是VRRP的工作。

### 虚拟IP地址、MAC地址 ###

虚拟IP地址就是虚拟路由器的IP地址，该地址实际上就是用户的网关地址。·虚拟MAC地址是虚拟路由器根据VRID生成的MAC地址。一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址，格式为:00-0C-5E-00-01-\{VRID\}。

### Master、Backup路由器 ###

Master路由器∶在VRRP组中实际转发数据包的路由器，在每一个VRRP组中，仅有Master响应对虚拟IP地址的ARP请求。Master路由器同时以一定的时间间隔发送VRRP消息，以便通知Backup路由器自己的存活情况。

## 四、VRRP状态机 ##

VRRP 协议中定义了三种状态机：初始状态 （ Initialize ）、活动状态（ Master ）、备份状态 （ Backup ）。其中，只有处于活动状态的设备才可以 转发那些发那些发送到虚拟 IP 地址的报文。

![在这里插入图片描述][24bfd8dfd92d4bd995472d8b56be89f4.jpeg_pic_center]

## 五、VRRP报文形式 ##

VRRP报文是一种组播报文，由Master路由器发出来通告它的存在，使用VRRP报文可以检测虚拟路由器的各种参数，用于主路由器的选择。

`Version`：VRRP协议版本号，RFC3768定 义了版本号2。  
   `Type`：指明VRRP报文类型，RFC3768只定义了一种VRRP报文，即VRRP通告报文，所以该字段总为1（若收到的VPR通告报文的该字段的类型为非1则会被丢弃）.

`Virtual Rtr ID`:即上面讲的大VRID。一个VRID唯一标识了一个虚拟路由器，取值范围为\[1,255\]。（所以一台路由器的接口最多可以运行255个VRRP组）,

`Priority`:优先级。虚拟路由器中用该字段来决定Master路由器和Backup路由器，值越大表明优先级越高，取值为\[1,255\]，缺省值为100。假设虚拟路由器的IP地址跟VRRP组中某台路由器IP地址相同，那么该路由器的发出的VRRP报文的该字段总为255，即使人为指定为其他值也不受影响。若此字段为0表示这是Master路由器出现故障发送的VRRP通告报文，当Backup路由器收到此通告报文后，会等待（Skew time（256-Backup路由器的优先级） /256）秒时间，然后将自己切换为Master路由器,

`Count IP Addrs`：VRRP通告报文中包含的IP数目，即被一个VRRP虚拟路由器所分配的IP地址的数量。

`Auth Type`:认证类型字段，一个虚拟路由器只能使用一种认证类型，若Backup路由器收到的通告报文段中认证类型字段是未知或者和本地配置不匹配，则将该数据包丢弃。  
    认证类型字段的定义:

`0`表示无认证

`1`表示保留，向前一个版本的RFC2338提供兼容性

`Adver Int`：Mater路由器向外发送VRRP通告报文的时间间隔，以秒为单位，取值范围是\[1,255\]， 缺省为1。

`Checksum`：整个VRRP报文的校验和。

`IP Address`: VRRP虚拟路由器的虛拟IP地址(可配置多个)。

`Authentication Data`：验证字。为了向RFC2338兼容， 在实际的封装时，全置为0，接收方会忽略此字段。

## 五、VRRP的工作过程 ##

1.VRRP组中的设备选举出Master。Master设备通过发送免费ARP报文，将虚拟MAC地址通知给与它连接的设备或者主机，从而承担报文转发任务。

2.Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文。

3.如果Master设备出现故障 ，VRRP备份组中的Backup设备重新选举新的Master。

4.VRRP组状态切换时，Master设备由一台设备切换为另外一台设备，新的Master设备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文，刷新与它连接的主机或设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来,整个过程对用户完全透明。

5.原Master设备故障恢复时，若该设备为IP地址拥有者（则其优先级为255 ），将直接切换至Master状态。若该设备优先级小于255，将首先切换至Backup状态,，且其优先级恢复为故障前配置的优先级。

6.Backup设备的优先级高于Master设备时，由Backup设备的工作方式（抢占方式和非抢占方式）决定是否重新选举Master。

注意:**VRPP既不属于TCP,也不属于UDP,组播地址是D类地址：224.0.0.18，协议号是112.**

## 六、相关命令 ##

主路由器R1:

[R1]int vlanif 10	//网关接口(三层交换为VLAN接口，路由器为下行接口)
    
    [R1-vlanif10]ip address 192.168.10.11 24
    
    [R1-vlanif10]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1  	//创建VRRP虚拟路由器的标识vrid为1，并配置vrid 1的虚拟IP地址
    [R1一vlanif10]vrrp vrid l priority 120		//设置设备A的优先级为120(缺省值为100)，数值越大越优先
    [R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 preempt-made timer delay 6//配置Master设备的抢占时延为6秒（缺省值为0，立即抢占)，以防频繁地进行状态切换
    [R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 track interface Gicgabitlthernet0/0/1 reduce 30 
    //跟踪上行接口G0/0/1的状态，如端口故障则Master优先级降低30(缺省值为10）
    [R1一vlanif10]vrrp vrid 1 track interface g0/0/2		//跟踪下行接口

备用路由器R2

[R2]int vlanif 10
    [R2-vlanif10]ip address 192.168.10.10 24
    [R2-vlanif10]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1
    [R2-vlanif10]vrrp vrid i priority 115
    [R2]dis vrrp		//显示VRRP状态

PC端测试

tracert 10.0.0.1

## 七、实操题 ##

根据拓扑图设置主路由和备用路由。  
![在这里插入图片描述][8827fac4b0914deaa8e006a972039adc.png_pic_center]

设置三台主机的IP地址、子网掩码、网关。  
![在这里插入图片描述][1055131e08624c68b9c3249380469976.png_pic_center]  
配置R1路由器

###  ###

//进入系统视图模式
    <Huawei>sys
    //设置路由器名字为R1
    [Huawei]sys R1
    //关闭提示
    [R1]un in en
    Info: Information center is disabled.
    //进入g0/0/0端口
    [R1]int g0/0/0
    //给接口添加ip地址，即网关地址
    [R1-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.0.254 24
    //进入g0/0/1端口
    [R1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
    //给接口添加ip地址，即网关地址
    [R1-GigabitEthernet0/0/1]ip add 10.0.0.1 24
    //进入g0/0/0端口，在下行端口设置VRRP
    [R1-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/0
    //创建VRRP虚拟路由器的标识vrid为1，并配置vrid 1的虚拟IP地址
    [R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.0.1
    //设置R1的优先级为120(缺省值为100)，数值越大越优先
    [R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 priority 120 
    //配置Master设备的抢占时延为6秒（缺省值为0，立即抢占），以防频繁地进行状态切换
    [R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 6 
    //跟踪上行接口G0/0/1的状态，如端口故障则Master优先级降低30(缺省值为10)
    [R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 track interface g0/0/1 reduced 30
    //退出接口模式
    [R1-GigabitEthernet0/0/0]q
    //设置静态路由
    [R1]ip route-static 30.0.0.30 24 10.0.0.3

配置R2路由器

//进入系统视图模式
    <Huawei>sys
    //设置路由器名字为R2
    [Huawei]sys R2
    //关闭提示
    [R2]un in en
    Info: Information center is disabled.
    //进入g0/0/0端口
    [R2]int g0/0/0
    //给接口添加ip地址，即网关地址
    [R2-GigabitEthernet0/0/0]ip add 192.168.0.253 24
    //进入g0/0/1端口
    [R2-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1
    //给接口添加ip地址，即网关地址
    [R2-GigabitEthernet0/0/1]ip add 20.0.0.1 24
    //进入g0/0/0端口，在下行端口设置VRRP
    [R2-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/0
    //创建VRRP虚拟路由器的标识vrid为1，并配置vrid 1的虚拟IP地址
    [R2-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.0.1
    //退出接口模式
    [R2-GigabitEthernet0/0/0]q
    //设置静态路由
    [R2]ip route-static 30.0.0.30 24 20.0.0.3

配置R3路由器

//切换到系统视图模式
    <Huawei>sys                                          
    //设置路由器名为R3
    [Huawei]sys R3                                      
    //关闭提示
    [R3]un in en  
    //进入g0/0/0端口
    [R3]int g0/0/0                                        
    //给接口添加ip地址，即网关地址
    [R3-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.0.0.3 24        
    //进入g0/0/1端口
    [R3-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1                  
    //给接口添加ip地址，即网关地址
    [R3-GigabitEthernet0/0/1]ip address 20.0.0.3 24     
    //进入g0/0/2端口
    [R3-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2                  
    //给接口添加ip地址，即网关地址
    [R3-GigabitEthernet0/0/2]ip address 30.0.0.3 24      
    //设置静态路由
    [R3]ip route-static 192.168.0.0 24 20.0.0.1          
    //设置静态路由
    [R3]ip route-static 192.168.0.0 24 10.0.0.1

配置成功时，PC1和PC2到PC3的下一跳路由器有两个，一个为Master，一个为Backup，当Master故障导致哪条线路不通时，平滑切换到Backup那条线，backup路由器变为Master路由器。PC1和PC2在两条路都能ping通。  
![在这里插入图片描述][b47eef8b84dc441db744722ca963a85a.png_pic_center]

[24bfd8dfd92d4bd995472d8b56be89f4.jpeg_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/7281673e96c64ebfb0ac17a91227a2d3.jpeg
[8827fac4b0914deaa8e006a972039adc.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/97f972cc10204eb5ab93515a4a5adbf4.png
[1055131e08624c68b9c3249380469976.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/ad8c44ccd5b24063b8ad7cb37a0b10b3.png
[b47eef8b84dc441db744722ca963a85a.png_pic_center]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/06/ad45af05065a45118824fa9b12a3db55.png