路由备份之VRRP
发布时间：2020-11-16
1.VRRP概述
随着Internet的发展，人们对网络的可靠性的要求越来越高。对于局域网用户来说，能够时刻与外部网络保持联系是非常重要的。通常情况下，内部网络中的所有主机都设置一条相同的缺省路由，指向出口网。实现主机与外部网络的通信。当出口网关发生故障时，主机与外部网络的通信就会中断。配置多个出口网关是提高系统可靠性的常见方法，但局域网内的主机设备通常不支持动态路由协议，如何在多个出口网关之间进行选路是个问题。IETF（因特网工程任务组）推出了VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）虚拟路由冗余协议，来解决局域网主机访问外部网络的可靠性问题。
常见的组网方式
2.什么是VRRP？
VRRP是一种网络选择协议，用专业的术语来说VRRP是虚拟路由冗余协议.简单的来说，VRRP的基本原理是网关的冗余备份，就是两个或多个路由器通过运行VRRP，虚拟出一个虚拟的路由器，作为下游设备的网关,这就VRRP。
以下是与VRRP协议相关的基本概念:
3.VRRP有什么好处?
它的作用就是把一个虚拟路由器的责任动态分配到局域网上的 VRRP 路由器中的一台。控制虚拟路由器 IP 地址的 VRRP 路由器称为主路由器，它负责转发数据包到这些虚拟 IP 地址。如果主路由器出现故障不可用，这种选择过程就提供了动态的故障转移机制。这样万一主机在下一跳路由坏掉的时候，可以及时用另外一台路由器来代替，从而保证了通讯的连续性和可靠性。
4.VRRP怎么去工作?
如图1 所示，路由器A 、B、C组成一个虚拟路由器VRRP，VRRP 的虚拟IP 地址为10.110.10.1，路由器A作为Master 设备的IP 地址为10.110.10.5，路由器B 和C作为Backup设备的IP 地址分别为10.110.10.6和10.110.10.7。局域网中的主机HostA、HostB 和HostC的默认网关设置为VRRP的虚拟IP 地址10.110.10.1。正常情况下由作为Master 设备的路由器A 负责转发局域网的数据到外部网络；当路由器A 关机或者出故障时候，作为Backup 设备路由器B或者C（根据优先级）切换为Master 设备接替路由器A 的工作转发局域网数据到外部网络，保证了局域网和外部网络的通信，提高了网络的可靠性。
如图1所示，虚拟路由器的组网环境如下：
主机利用该虚拟网关与外部网络通信。路由器工作机制如下：
● 根据优先级的大小挑选Master设备。Master的选举有两种方法：
● 比较优先级的大小，优先级高者当选为Master。
● 当两台优先级相同的路由器同时竞争Master时，比较接口IP地址大小。接口地址大者当选为Master。
● 其它路由器作为备份路由器，随时监听Master的状态。
● 当组内的备份路由器一段时间（Master_Down_Interval）内没有接收到来自主路由器的报文，则将自己转为主路由器。一个VRRP组里有多台备份路由器时，短时间内可能产生多个Master，此时，路由器将会将收到的VRRP报文中的优先级与本地优先级做比较。从而选取优先级高的设备做Master。
5.VRRP的状态机
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送到虚拟IP地址的报文。VRRP状态转换如图1所示。
Initialize
设备启动时进入此状态，当收到接口Startup的消息，将转入Backup或Master状态（IP地址拥有者的接口优先级为255，直接转为Master）。在此状态时，不会对VRRP报文做任何处理。
Master
(1) 当路由器处于Master状态时，它将会做下列工作：
•定期发送VRRP报文。
•必须响应对虚拟IP地址的ARP请求，并且响应的还是虚拟的MAC地址，而不是真是接口的MAC。
•必须转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的报文。
•如果收到比自己优先级大的报文则转为Backup状态。
•如果收到优先级和自己相同的报文，并且发送端的主IP地址比自己的主IP地址大，则转为Backup状态。
•当接收到接口的Shutdown事件时，转为Initialize。
Backup
(2) 当路由器处于Backup状态时，它将会做下列工作：
•接收Master发送的VRRP报文，判断Master的状态是否正常。
•禁止响应虚拟IP地址的ARP请求。
•必须丢弃目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。
•禁止接收目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。
•当Backup接收到MASTER_DOWN_TIMER定时器超时的事件时，才会转为Master。
•当接收到接口的Shutdown事件时，转为Initialize。
6.结束语
VRRP就是通过两台或多台支持VRRP 的路由交换机实现备份, 当主路由器发生故障后通过其它备份路由器继续保持通信,发生故障时,用户端不需要更换任何配置, 路由功能的运行自动跳转到备用的路由器上进行,在实际应用中,结合需求选择合适的路由技术进行规划对网络稳定运行是很有益的.
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