云计算【第一阶段（8）】vrrp的工作原理

一、VRRP介绍

• VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）提供了局域网上的设备备份机制
• 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。在具有多播或广播能力的局域网（如以太网）中，借助VRRP 能在某台设备出现故障时仍然提供高可靠的缺省链路，有效避免一链路发生故障后网络中断的问题，而无需修改动态路由协议、路由发现协议等配置信息。
• 简单的说它保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时由另一台路由器来代替，从而保证通讯的连续性和可靠性。

二、vrrp术语

• vrrp路由器

VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体；

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。

三、VRRP工作原理

3.1、VRRP状态机

vrrp协议的状态共有三种，分别是Initialize,master,backup,

初始状态都是initialize,通过比较优先级产生master和backup,

在规定时间内，backup若没有收到master发来的心跳报文，将切换为master.
 

3.2、VRRP的VRID

VRID (Virtual Router Identifier) 是一个用于标识一个 VRRP 组的唯一标识符。VRID的取值范围是1-255，需要手动指定。

一个 VRRP 组可以包含多个 VRRP 路由器，但这些路由器共享相同的 VRID，以表示它们属于同一个冗余组。

3.3、vvrp的两组重要的概念

在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主路由器和备份路由器。

虚拟路由器是指VRRP协议创建的，是逻辑概念。一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台虚拟路由器，该路由器充当网络用户的网关，并非真实存在。此虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定的IP地址和MAC地址的逻辑路由器。

处于同一个VRRP组中的路由器具有两种互斥的角色，通常有一个主路由器（Master Router）和一个或者多个备份路由器（Backup Routers）。主路由器负责转发数据流量，并周期性地发送 VRRP 通告消息来告知备份路由器它的状态。如果主路由器失效，故障切换，备份路由器中的一个（通常具有最高优先级的备份路由器）将接管成为新的主路由器，从而确保网络的连续性和可用性。

 3.4、VRRP抢占功能

• 在抢占方式下

当Backup 路由器收到VRRP 通告报文后，会将自己的优先级与通告报文中的优先级进行比较。如果大于通告报文中的优先级，则抢占成为Master 路由器；否则将保持Backup状态

• 在非抢占方式下

只要Master 路由器没有出现故障，备份组中的路由器始终保持Master 或Backup 状态，Backup 路由器即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master 路由器

3.5、总结

1. 路由器或者三层设备使用VRRP 功能后，通过配置的优先级确定其角色，优先级最高的成为主路由器Master ，其余为备用路由器Backup。
2. 主路由器定期发送VRRP报文(注: 只有Master发送VRRP报文)，通告自己工作是否正常。如果主路由器未发送报文，故障切换，备用路由监听到后（Backup 路由器则启动定时器等待通告报文的到来），将启动选举过程，选举新的主路由器。
3. 状态切换时，主路由器由一台设备切换为另外一台设备，新的主路由器只是简单地发送一个携带虚拟路由器的MAC地址和虚拟IP地址信息的ARP报文，这样就可以更新与它连接的主机或设备中的ARP相关信息。网络中的主机感知不到主路由器已经切换为另外一台设备。
4.  通过在冗余网关间共享虚拟MAC和IP地址，保证数据转发时并不是转给某一个具体网关的IP，而是把数据转发给虚拟网关的IP，因此，不论哪一个路由器成为主路由，都不会影响数据通信。

四、vrrp的基本配置

设置PC1、PC2不同网络区域的IP地址和网关以及子网掩码

AR1
····························
sys
undo info-center enable 
sysname AR1

配置接口
int g0/0/1
ip add 13.0.0.1 24

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网关地址
vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1 
//优先级
vrrp vrid 1 priority 120 
//恢复后抢占时间
vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 5 
//监听上接口并且如果有问题-30优先级
vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/1 reduced 30 



静态路由
ip route-static 30.0.0.0 24 13.0.0.2

AR2
················
sys
undo info-center enable 
sysname AR2


配置接口
int g0/0/1
ip add 23.0.0.1 24


int g0/0/0
//配置AR2的虚拟网关，默认其优先级为100
vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1

静态路由
ip route-static 30.0.0.0 24 23.0.0.2

AR3
···············
sys
undo info-center enable 
sysname AR3

int LoopBack 0
ip add 30.0.0.1 24

配置接口
int g0/0/1
ip add 23.0.0.2 24

int g0/0/0
ip add 13.0.0.2 24

静态路由
//浮动，默认一个60，一个70，先走60的，这个是浮动路由
ip route-static 192.168.10.0 24 13.0.0.1
ip route-static 192.168.10.0 255.255.255.0 23.0.0.1 preference 70

 如果我们对AR1断开

发现200那个AR2（backup）通了