为什么要应用VRRP技术

咱们晓得，为了实现不同子网之间的设施通信，须要配置路由。目前罕用的指定路由办法有两种：

  • 第一种是通过路由协定 ：RIP、OSPF动静学习
  • 第二种是通过动态路由：对终端PC机配置动态路由。

这两种路由各有各的优缺点：

  • 第一种路由能够主动寻找最优门路，街坊路由也能够通过学习来取得路由表，然而动静路由占用线路带宽和CPU解决工夫。
  • 第二种路由是不须要CPU解决工夫同样也不占用线路带宽，然而这个路由须要对终端的PC机进行配置网关来实现，工作量是比拟大的。

对于以上的两种路由在当初来说都是广泛应用的。

咱们当初只来剖析动态路由的毛病，因为VRRP技术就是应用在动态路由上，而不是动静路由上。

对于动态路由来说，对终端PC机配置默认网关。如果作为默认网关的路由器呈现故障，所有应用该网关为下一跳的主机的通信是要中断的。如下图所示；

在上图中，主机Ａ—Ｄ都配置了一个默认的网关：１0.1.1.1，网关路由的下一跳指向主机所在网段内的一个路由器RouterA，RouterA将报文发送到外网，然而如果当初RouterA坏掉了，那么所有的主机将无奈与其余网段进行通信了。

为了解决以上的问题，咱们能够加一个路由器RouterB，如下图所示：

当RouterA坏掉时，所有的PC机将网关切换到RouterB上的网关。这样就实现了路由器的备份。这个技术就是VRRP技术---虚构路由器冗余协定

VRRP简介（转发机制）

  1. VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚构路由器冗余协定）将能够承当网关性能的路由器退出到备份组中，造成一台虚构路由器，由VRRP的选举机制决定哪台路由器承当转发工作，局域网内的主机只需将虚构路由器配置为缺省网关
  2. VRRP是一种容错协定，在进步可靠性的同时，简化了主机的配置。在具备多播或播送能力的局域网（如以太网）中，借助VRRP 能在某台设施呈现故障时依然提供高牢靠的缺省链路，无效防止繁多链路产生故障后网络中断的问题，而无需批改动静路由协定、路由发现协定等配置信息
  3. VRRP协定的实现有VRRPv2和VRRPv3两个版本，VRRPv2于IPv4，VRRPv3基于IPv6
  4. VRRP路由器：所有运行VRRP协定的路由器就叫做VRRP路由器
  5. VRRP备份组：多台路由器被分到一个组中，在这个组中选举出一台主路由器，其余作为备份路由器。平时时候都是主路由器一个工作，备份路由器闲暇，当主路由器故障后，从多台备份路由器中选举出一台代替故障的主路由器工作。这一组中的路由器形成了一个备份组。

如下图所示：有两个路由器，两个网关，从两个路由器中选举出一个路由器作为主路由器，其余的都是备份路由器，主路由器负责发转发数据报，而备份路由器处于闲暇状态，当主路由器呈现故障后，备份路由器会成为主路由器，代替主路由器实现转发性能。

  1. 虚构路由器：虚构路由器是VRRP备份组中所有路由器的汇合，它是一个逻辑概念，并不是正真存在的。从备份组里面看备份组中的路由器，感觉组中的所有路由器就像一个 一样，你能够了解为 在一个组中：主路由器+所有备份路由器=虚构路由器。虚构路由器有一个虚构的IP地址和MAC地址。如果虚构IP和备份组中的某台路由器的IP雷同的话，那么这台路由器称为IP地址拥有者，并且作为备份组中的主路由器。

如下图所示: RA、RB和RC都是VRRP路由器，他们形成了一个VRRP备份组，RA为主路由器，RB和RC为备份路由器，这三台路由器从外界来看就像一台一样，这样形成一个虚构路由器Router Group，虚构路由器有一个虚构的ＩＰ地址为10.1.1.1（RA主路由器的IP）。RA是IP地址拥有者，也是主路由器。

  1. 虚构IP地址和MAC地址：VRRP组（备份组）中的虚构路由器对外体现为惟一的虚构MAC地址，地址格局为00-00-5E-00-01-【VRID】，VRID为VRRP组的编号，范畴是0~255.

上图中，三台路由器在一个组中，这个组能够起一个0~255之间的编号。

留神：

  1. 虚构路由器具备IP地址。局域网内的主机仅须要晓得这个虚构路由器的IP地址，并将其设置为缺省路由的下一跳地址
  2. 虚构路由器的 IP 地址能够是备份组所在网段中未被调配的IP 地址，也能够和备份组内的某个路由器的接口IP 地址雷同
  3. 接口 IP 地址与虚构IP 地址雷同的路由器被称为“IP 地址拥有者” 在同一个 VRRP 备份组中，只容许配置一个IP 地址拥有者

VRRP状态

VRRP路由器在运行过程中有三种状态：

  1. Initialize状态：系统启动后就进入Initialize，此状态下路由器不对VRRP报文做任何解决，能够了解为初始化
  2. Master状态：路由器会发送VRRP通告，发送收费ARP报文。
  3. Backup状态：承受VRRP通告。

个别主路由器处于Master状态，备份路由器处于Backup状态。

VRRP选举机制

VRRP应用选举机制来确定路由器的状态，运行VRRP的一组路由器对外形成了一个虚构路由器，其中一台路由器处于Master状态，其余处于Backup状态。所以主路由器又叫做Master路由器，备份路由器又叫做Backup路由器。

优先级选举：

  1. VRRP组中IP拥有者。如果虚构IP地址与VRRP组中的某台VRRP路由器IP地址雷同，则此路由器为IP地址拥有者，这台路由器将被定位主路由器。
  2. 比拟优先级。如果没有IP地址拥有者，则比拟路由器的优先级，优先级的范畴是0~255，大的作为主路由器
  3. 比拟IP地址。在没有Ip地址拥有者和优先级雷同的状况下，IP地址大的作为主路由器。

如下图所示：虚构IP为10.1.1.254，在VRRP组中没有IP地址拥有者，则比拟优先级，很显著RB和RA的优先级要大于RC，则比拟RA和RB的IP地址，RB的IP地址大。所以RB为组中的主路由器。

VRRP定时器

  1. VRRP通告报文工夫距离定时器
    • VRRP备份组中的Master路由器会定时发送VRRP通告报文，告诉备份组内的路由器本人工作失常
    • 用户能够通过设置VRRP定时器来调整Master路由器发送VRRP 通告报文的工夫距离
    • 如果Backup路由器在期待了3个间隔时间后，仍然没有收到VRRP 通告报文，则认为本人是Master路由器，并对外发送VRRP通告报文，从新进行Master路由器的选举
  3. VRRP抢占延迟时间定时器
    • 为了防止备份组内的成员频繁进行主备状态转换，让Backup路由器有足够的工夫收集必要的信息（如路由信息），Backup 路由器接管到优先级低于本地优 先级的通告报文后，不会立刻抢占成为Master
    • 而是期待肯定工夫——抢占延迟时间后，才会对外发送VRRP通告报文取代原 来的Master路由器

VRRP报文格式

VRRP只应用VRRP通告报文。

VRRP通告报文应用Ip组播数据包进行封装，组播地址为223.0.0.18，IANA给其调配的协定号为112。

VRRP通告报文的TTL值必须是255，如果VRRP路由器承受到TTL值不为255的VRRP通告报文，必须抛弃。

VRRP组中的主路由器会定期发送通告报文，备份路由器承受，他们通过这种形式来交换选举

VRRP工作过程总结

  1. 路由器使能VRRP 性能后，会依据优先级确定本人在备份组中的角色。优先级高的路由器成为Master 路由器，优先级低的成为Backup 路由器。Master 路由器定期发送VRRP 通告报文，告诉备份组内的其余设施本人工作失常；Backup 路由器则启动定时器期待通告报文的到来。
  2. 在抢占形式下，当Backup 路由器收到VRRP 通告报文后，会将本人的优先级与通告报 文中的优先级进行比拟。如果大于通告报文中的优先级，则成为Master 路由器；否则将放弃Backup状态
  3. 在非抢占形式下，只有Master 路由器没有呈现故障，备份组中的路由器始终保持Master 或Backup 状态，Backup 路由器即便随后被配置了更高的优先级也不会成为Master 路由器
  4. 如果Backup 路由器的定时器超时后仍未收到Master 路由器发送来的VRRP 通告报文，则认为Master 路由器曾经无奈失常工作，此时Backup 路由器会认为本人是Master 路由器，并对外发送VRRP 通告报文。备份组内的路由器依据优先级选举出Master 路由 器，承当报文的转发性能

VRRP根本配置

配置VRRP组

要启用VRRP，最根本的配置就是要创立VRRP组，并为VRRP组配置虚构IP地址

Vrrp group-number ip ip-address [secondary]#group-number 为VRRP组的编号。即VRID 范畴1~255,#ip-address    虚构IP地址。#Secondary    辅助IP地址

须要在主路由器和备份路由器上配置

配置VRRP优先级

如果心愿指定某台路由器称为主路由器，能够手工调整其优先级

Vrrp group-number priority number#Group-number  VRRP组号 VIRD#Priority   示意优先级#Number  示意优先级 范畴,0~255，默认为100，然而0被保留为非凡用处，255示意IP地址拥有者。

优先级的配置在没有IP地址拥有者的状况下。想让哪台路由器成为主路由器就在哪台路由器上配置

配置VRRP接口跟踪

如下图所示：RA为主路由器，RB为备份路由器，然而当RA上的接口S0产生故障时，RA仍然从接口E0发送通告报文，申明本人为主路由器，然而RA实际上曾经不能进行转发了。也就是说路由器网路中不能断定路由器接口是否产生了故障。

VRRP接口跟踪机制就是检测接口故障的一种机制。配置了接口跟踪机制的路由器，当本人的接口产生故障时会将本人的路由器优先级升高，从而使本人从主路由器变为备份路由器，而后原来的备份路由器此时将成为主路由器。

Vrrp group-nunmber track interface [priority-decrement]#priority-decrement为升高的优先级数

留神：priority-decrement是升高了多少而不是升高到多少，比方priority-decrement为30，那么此路由器的优先级在原来根底上升高30.

配置VRRP抢占模式

抢占模式： 指当原来的路由器从故障中回复并接入到网络层后，配置了VRRP抢占模式的路由器将夺回原来属于本人的角色（主路由器），如果没有配置，回复之后将放弃备份路由器的状态。

举荐应用启用抢占模式

vrrp group-number preempt  {delay [Delay-time] }#Delay  取值范畴为1～255之间，如果不配置delay工夫，那么其默认值为0秒。#delay-time 为提早抢占的工夫即从该路由器发现自己的优先级大于MASTER的优先级开始 通过delay-time这样长的一段时间之后才容许抢占。

在主路由器中配置该命令

配置VRRP定时器

VRRP定时器能够批改通告报文的发送工夫

vrrp group-number timers advertise vrrp-advertise-interval#adver_interval为设置定时器adver_timer的工夫距离。MASTER每隔这样一个工夫距离，就会发送一个advertisement报文以告诉组内其余路由器本人工作失常，#vrrp-advertise-interval的取值范畴为0～254。

在主路由器上配置

配置VRRP定时学习性能

配置此命令的路由器会学习发送通告报文工夫，进而计算出生效距离，否则默认3s，

这条命令对于下面的配置VRRP定时器，在主路由器中配置了发送工夫距离，那么在备份路由器上就须要配置定时学习性能来计算生效距离，因为生效距离是发送工夫的3倍

vrrp group-number times learn

VRRP负载平衡

在一组VRRP组中，主路由器承当数据转发工作的同时，备份路由器的链路将处于闲暇状态，这必然造成了带宽资源的节约。为了防止这种节约，应用VRRP负载平衡。

VRRP负载平衡是通过实现将路由器退出到多个VRRP组实现的，使VRRP路由器在不同的组中负责不同的角色。

如下图所示：RA为组35的主路由器，同时又是组36的备份路由器，RB为组36的主路由器，同时又是组35的备份路由器。

在失常状态下，PC1、PC2走RA，PC3和PC4走RB，然而两个路由器一旦呈现故障，就将网关切换到备份路由器。ＲＡ和ＲＢ能够说是相辅相成的。

VRRP并不具备对流量进行监控的机制，它的负载平衡只是通过应用多个VRRP组来实现的。

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