VRRP路由協(xié)議詳解!

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VRRP將局域網(wǎng)的一組路由器，如圖二中的RouterA和RouterB 組織成一個(gè)虛擬的路由器。這個(gè)虛擬的路由器擁有自己的IP地址192.168.1.3，稱為路由器的虛擬IP地址。同時(shí)，物理路由器RouterA ，RouterB也有自己的IP地址（如RouterA的IP地址為192.168.1.1，RouterB的IP地址為192.168.1.2）。局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)僅僅知道這個(gè)虛擬路由器的IP地址192.168.1.3，而并不知道備份組內(nèi)具體路由器的IP地址。在配置時(shí)，將局域網(wǎng)主機(jī)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為該虛擬路由器的IP地址192.168.1.3.于是，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)就通過(guò)這個(gè)虛擬的路由器來(lái)與其它網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，實(shí)際的數(shù)據(jù)處理由備份組內(nèi)Master路由器執(zhí)行。如果備份組內(nèi)的Master路由器出現(xiàn)故障時(shí)，備份組內(nèi)的其它Backup路由器將會(huì)接替成為新的Master，繼續(xù)向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)提供路由服務(wù)。從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)不間斷地與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
    VRRP通過(guò)多臺(tái)路由器實(shí)現(xiàn)冗余，任何時(shí)候只有一臺(tái)路由器為主路由器，其他的為備份路由器。路由器間的切換對(duì)用戶是完全透明的，用戶不必關(guān)心具體過(guò)程，只要把缺省路由器設(shè)為虛擬路由器的IP地址即可。路由器間的切換過(guò)程：
    ⑴ VRRP協(xié)議采用競(jìng)選的方法選擇主路由器。比較各臺(tái)路由器優(yōu)先級(jí)的大小，優(yōu)先級(jí)最大的為主路由器，狀態(tài)變?yōu)镸aster. 若路由器的優(yōu)先級(jí)相同，則比較網(wǎng)絡(luò)接口的主IP地址，主IP地址大的就成為主路由器，由它提供實(shí)際的路由服務(wù)。
    ⑵ 主路由器選出后，其它路由器作為備份路由器，并通過(guò)主路由器發(fā)出的VRRP報(bào)文監(jiān)測(cè)主路由器的狀態(tài)。當(dāng)主路由器正常工作時(shí)，它會(huì)每隔一段時(shí)間發(fā)送一個(gè)VRRP組播報(bào)文，以通知備份路由器，主路由器處于正常工作狀態(tài)。如果組內(nèi)的備份路由器長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有接收到來(lái)自主路由器的報(bào)文，則將自己狀態(tài)轉(zhuǎn)為Master .當(dāng)組內(nèi)有多臺(tái)備份路由器時(shí)，重復(fù)第1步的競(jìng)選過(guò)程。通過(guò)這樣一個(gè)過(guò)程就會(huì)將優(yōu)先級(jí)最大的路由器選成新的主路由器，從而實(shí)現(xiàn)VRRP的備份功能。
    3 VRRP技術(shù)應(yīng)用于大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)
    VRRP技術(shù)不但用于上述局域網(wǎng)連接外網(wǎng)的路由器的備份，還廣泛用于大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)核心層
三層交換機(jī)
的冗余備份。在大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，核心層處于網(wǎng)絡(luò)的中心，網(wǎng)絡(luò)之間的大量數(shù)據(jù)都通過(guò)核心層設(shè)備進(jìn)行交換，同時(shí)承擔(dān)不同VLAN之間路由的功能。核心層設(shè)備一旦宕機(jī)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)即面臨癱瘓。因此，在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，核心設(shè)備的選擇，一方面要求其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)交換能力，另一方面要求其具有較高的可靠性，一般選擇高端核心三層交換機(jī)。同時(shí)，為進(jìn)一步提高核心層的可靠性，避免核心層設(shè)備宕機(jī)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，一般在核心層再放置一臺(tái)設(shè)備，作為另一臺(tái)設(shè)備的備份，一旦主用設(shè)備整機(jī)出現(xiàn)故障，立即切換到備用設(shè)備，確保網(wǎng)絡(luò)核心層的高度可靠性。
    核心層三層交換機(jī)的切換需要應(yīng)用VRRP技術(shù)。如圖3所示（為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，以兩層結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)為例），為提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，在網(wǎng)絡(luò)核心層放置兩臺(tái)三層交換機(jī)（S1、S2），接入層
二層交換機(jī)
（SW1、SW2、…、SWn）分別連接兩臺(tái)核心交換機(jī)。在大型園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中，為抑制
廣播
信號(hào)，提高網(wǎng)絡(luò)的性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的
安全
訪問(wèn)控制，一般根據(jù)具體情況將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成多個(gè)不同的VLAN，V LAN中主機(jī)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)置為三層交換機(jī)上VLAN的接口地址。

    圖3 VRRP在園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用
    VRRP協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)中兩臺(tái)三層交換機(jī)（S1、S2）組成VRRP備份組，針對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)VLAN接口，備份組都擁有一個(gè)虛擬缺省網(wǎng)關(guān)地址。如圖以VLAN3為例，VRRP備份組設(shè)置VLAN3的虛擬IP地址（譬如：192.168.3.1），備份組中S1、S2同時(shí)分別擁有自己的VLAN3的接口IP（譬如分別為：192.168.3.2，192.168.3.3），VLAN3內(nèi)主機(jī)的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)則設(shè)為VRRP備份組VLAN3的虛擬IP地址（192.168.3.1）。VLAN3內(nèi)的主機(jī)通過(guò)這個(gè)虛擬IP訪問(wèn)VLAN3之外的網(wǎng)絡(luò)資源，但實(shí)際的數(shù)據(jù)處理有備份組內(nèi)活動(dòng)（Master）交換機(jī)執(zhí)行。如果活動(dòng)交換機(jī)發(fā)生了故障，VRRP協(xié)議將自動(dòng)由備份交換機(jī)（Backup）來(lái)替代活動(dòng)交換機(jī)。由于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的終端配置了VRRP虛擬網(wǎng)關(guān)地址，發(fā)生故障時(shí)，虛擬交換機(jī)沒(méi)有改變，主機(jī)仍然保持連接，網(wǎng)絡(luò)將不會(huì)受到單點(diǎn)故障的影響，這樣就很好地解決了網(wǎng)絡(luò)中核心交換機(jī)切換的問(wèn)題。
    4 VRRP用于負(fù)載均衡
    在VRRP 中，允許一臺(tái)路由器加入多個(gè)備份組，通過(guò)多備份組設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分擔(dān)。
    如圖二所示，路由器RouterA作為備份組1的Master路由器，同時(shí)又為備份組2 的Backup備份路由器。而路由器RouterB正相反，作為備份組2 的Master，并為備份組1 的Backup備份路由器。一部分主機(jī)使用備份組1 的虛擬IP作網(wǎng)關(guān)，另一部分主機(jī)使用備份組2的虛擬IP作為網(wǎng)關(guān)。這樣，既達(dá)到分擔(dān)數(shù)據(jù)流，又實(shí)現(xiàn)相互備份的目的。
路由器配置（實(shí)際IP, RouterA :192.168.1.1/24，RouterB：192.168.1.2/24）

備份組1
備份組2
虛擬IP
192.168.1.3
192.168.1.4
備份組成員
Master:RouterA，Backup：RouterB
Master:RouterB，Backup：RouterA
局域網(wǎng)主機(jī)配置（假如網(wǎng)絡(luò)有100臺(tái)主機(jī)）

PC1——PC50
PC51——PC100
IP Address
192.168.1.X/24
192.168.1.X/24
Gateway
192.168.1.3
192.168.1.4
    兩臺(tái)路由器互為備份。在路由器正常時(shí)，兩臺(tái)路由器各自分擔(dān)一部分?jǐn)?shù)據(jù)流量；當(dāng)其中一臺(tái)路由器出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)路由器就會(huì)自動(dòng)分擔(dān)起所有數(shù)據(jù)流量，數(shù)據(jù)的傳輸不會(huì)受到任何的影響。這樣既達(dá)到負(fù)載均衡，又實(shí)現(xiàn)相互備份的目的。
    5 結(jié)論
    對(duì)于使用固定網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)此網(wǎng)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，要想將故障對(duì)用戶的影響降低到最小，VRRP協(xié)議無(wú)疑是最低價(jià)的選擇。對(duì)于使用多個(gè)網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)中可以使用VRRP協(xié)議讓不同的網(wǎng)關(guān)之間互相備份，這樣既不會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，同時(shí)又達(dá)到了
熱備
份的目的，使
網(wǎng)絡(luò)故障
發(fā)生時(shí)用戶的損失降至最低。而且VRRP 是RFC 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，能方便地實(shí)現(xiàn)各廠家設(shè)備間的互通。正是由于VRRP 具有這些優(yōu)點(diǎn)，使得它成為建設(shè)一個(gè)穩(wěn)定可靠網(wǎng)絡(luò)所需的有力工具


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