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VRRP-虚拟路由冗余协议

VRRP的概念及应用场景

什么是VRRP？-Virtual Router Redundancy Protocol

• VRRP是将可以将多个路由器加入到备份组中，形成一台虚拟路由器，承担网关功能
• RFC 3768定义的VRRP是一种容错协议，在提高可靠性的同时，简化了主机的配置。

VRRP的作用

为什么需要VRRP？

• 如果网关出现故障，则内网设备无法访问外网

VRRP主备备份

• VRRP将可以将多个路由器加入到备份组中，形成一台虚拟路由器，承担网关功能
• 只要备份组中仍有一台路由器正常工作，虚拟路由器就仍然正常工作

VRRP负载分担

• VRRP将多台路由器同时承担业务，形成多台虚拟路由器，分担内网与外网之间的流量

VRRP的工作原理

VRRP的相关概念

VRRP优先级（数字越大，优先级越高，多个备份）

VRRP优先级：8位，默认为100，最高优先级255。

• 优先级高的选举为主路由器，优先级相同时接口IP大的为主路由器。
• 同一VRRP组中只允许存在一个路由器，一个备份路由器

特殊的Priority值 - 255

VRRP协议报文格式（网络层协议，封装在IP包头）

• VRRP协议报文是Master路由器以组播的方式，定时发送的VRRP报文
• VRRP报文使用固定的组播地址224.0.0.18进行发送
• 虚拟路由器由LAN上唯一的Virtual Router ID标识。并具有虚拟MAC地址：00-00-5E-00-01-{vrid}

VRRP工作过程

-VRRP组播报文通告：

• 优先级高的选举为主路由器，优先级相同时接口IP大的为主路由器。
• 主路由器激活虚拟IP地址，转发数据报文，并定期向广播域内发送VRRP组报文通告自己的状态，定期通告时间（Advertisement Interval）默认为1秒
• 备份路由器不发送但接收VRRP报文，在MASTER_DOWN_TIMER（一般为3个通告周期）内没有收到主路由器的VRRP报文，则备份路由器将称为主路由器

VRRP协议状态机

• VRRP路由器在备份组内除Master和Backup状态外，还可能处于Initialize状态
  • 优先级小于255的想要变成主路由，必须要经过备份路由的状态

VRRP选举之后

-VRRP虚拟IP地址的ARP响应：

• 主路由器激活虚拟IP地址，同时也激活该IP对于的虚拟MAC地址，主机发送虚拟IP地址的ARP请求时，主路由器使用虚拟MAC进行ARP响应
• 备份路由器不激活虚拟IP地址，也不激活虚拟MAC地址，更不进行虚拟IP的ARP响应，也不接收目的MAC是虚拟MAC的报文

• 当Master路由器连接上行链路的接口处于Down状态时，路由器主动降低自己的优先级，使得备份组内出现选择Master，承担转发任务（抢占模式下）

VRRP抢占（默认抢占模式）

• 当路由器使用VRRP功能后，会根据优先级确定自己在备份组中的角色，当优先级变化后，根据VRRP模式确认VRRP状态

刷新MAC表

• VRRP协议报文
  • 无故ARP
    • 当设备成为VRRP主路由器时，立即发送应答型的无故ARP，用于刷新交换机MAC表
    • 该功能是否默认开启，因厂家、设备、版本不同而不同；当版本采用接口MAC地址作为源MAC地址发送VRRP报文时，如果未开启无故ARP，将出现二层网络连通性问题

VRRP+MSTP部署配置案例

多生成树实例，多VRRP组的应用

• 在三层交换机上部署VRRP，实现网关备份及负载均衡

  • VLAN 1主网关是SW-1，备份网关是SW-2
  • VLAN 2的主网关是SW-2，备份网关是SW1

• 开启MSTP避免环路，实现多实例负载均衡

  • VLAN 1的主根为SW-1，备根为SW-2
  • VLAN 2的主根为SW-2，被根为SW-1

• SW-1相关配置

• SW-2相关配置

• SW-3相关配置

• 生成树协议状态检查
  • 实例1的根桥在SW-1上，实例2的根桥在SW-2上