VRRP虚拟路由器冗余协议

VRRP概述

VRRP是什么

• VRRP：虚拟路由器冗余协议
• 过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，将虚拟路由设备的IP地址作为用户的默认网关实现与外部网络通信
• 当网关设备发生故障时，VRRP能够选举新的网关设备承担数据流量，从而保障网络的可靠性，保障网络不中断

VRRP的作用：

• 实现多个物理网关的冗余备份
• 实现数据转发的负载分担

VRRP组成员角色：

• 主路由器：Master→负责承担数据报文转发任务
• 备份路由器：Backup→负责监控主路由器状态
• 虚拟路由器：Virtual→又称VRRP备份组，虚拟路由器的ip地址作为局域网中主机的默认网关

VRRP角色选举：

• 首先比较优先级，优先级大的为Master
• 如果优先级一样，其次比较ip地址，ip地址大的为Master

VRRP需知：

• 在一个VRRP备份组中，Master设备有且仅有一个
• VRRP协议包括两个版本：VRRPv2和VRRPv3
• VRRPv2仅适用于IPv4网络，VRRPv3适用于IPv4和IPv6两种网络
• VRRP协议工作在网络层，报文封装在IP报头的后面，协议号是112
• VRRP通告报文源地址为主路由器物理接口的IP地址（不是虚拟IP地址），目的地址是224.0.0.18

VRRP名词解释

• VRRP路由器：凡是运行VRRP协议的路由器，都叫VRRP路由器
• 虚拟路由器：又称VRRP备份组
• Master路由器：承担数据转发任务的路由器
• Backup路由器：备份路由器，监控主网关设备
• VRID：虚拟路由器的标识，又称备份组组号
• 虚拟IP地址：Virtual IP ：虚拟路由器的IP地址，即：局域网内主机的默认网关地址
• 虚拟MAC地址：：虚拟MAC地址根据虚拟路由器VRID生成的

  一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址
  如果VRID是1： 虚拟MAC地址就是： 00-00-5E-00-01-01
  如果VRID是5： 虚拟MAC地址就是： 00-00-5E-00-01-05
  如果VRID是233： 虚拟MAC地址就是： 00-00-5E-00-01-E9

VRRP工作过程

• VRRP备份组中的设备根据优先级选举出Master-主路由器
• Master-主路由器发送免费ARP报文，将虚拟MAC地址通知给与它连接的设备，承担数据转发任务
• Master-主路由器周期性发送VRRP通告报文（三层心跳报文）
• 通告报文发送的周期时间：默认情况下是1秒
• 通告报文发送的目的地址是组播地址：224.0.0.18
• Backup-备份路由器监控主路由器状态，在3倍的"发送周期"+偏移时间后，如果无法收到主路由器发送的VRRP 通告报文，备份路由器升级为“新的Master-主路由器”，新的Master-路由器会立即发送免费ARP报文，刷新与它连接设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来
• 原Master设备故障恢复时，首先切换至Backup状态：
  如果原Master已开启抢占模式，并且对比优先级，发现自己的优先级高，则主动将自己切换成Master
  如果原Master没有开启抢占模式，即便优先级高，也不会进行抢占，依然保持Backup状态

简单来说

• vrrp备份组中选举出master设备
• master设备，发送用户数据，并且每隔1秒发送一个vrrp通告报文
• backup设备，监控master设备
• 如果master设备故障，则进行主备切换
• 如果master设备故障恢复，并且开启抢占模式，则进行主备回切

vrrp配置

配置命令：

• [R1]int g0/0/0
• [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 //在接口下开启vrrp功能，创建备份组1，定义虚拟网关为：192.168.1.254
• [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 priority 130 //配置R1在备份组1中的优先级为130，让R1成为备份组1中master-主路由器
• [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 track int g0/0/1 reduced 50 //追踪接口1的状态，如果down掉或者故障，则优先级减50，变成Backup状态
• [R2]int g0/0/0
• [R2-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 //在接口下开启vrrp功能，创建备份组1，定义虚拟网关地址为“ 192.168.1.254
• R1和R2配置去往192.168.3.0/24网段的静态路由
  [R1]ip route-static 192.168.3.0 24 192.168.13.3
  [R2]ip route-static 192.168.3.0 24 192.168.23.3
• R3配置去往192.168.1.0/24的浮动路由
  [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.13.1
  [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.23.1 preference 70
• 验证VRRP
  PC1>tracert 192.168.2.1
  PC2>tracert 192.168.2.1

VRRP主备切换：

第一种情况：

• master设备的vrrp的配置被人为的删除
• master设备会发送一个优先级为0的vrrp报文
• backup设备收到优先级为0的vrrp报文后，在等待一个偏移时间后，会升级为新的master
• 切换的等待时间： 偏移时间： 256-优先级/256=0.5秒左右

第二种情况：

• master设备故障了，无法发送vrrp报文
• backup设备等待 master_down 定时器超时后，（3倍的发送周期+偏移时间）
• backup设备升级为新的master设备
• 切换的等待时间，是3.5秒左右 （master-down定时器+偏移时间）

两个定时器：

• VRRP通告报文-发送间隔定时器： 1秒
• master-down 定时器（ 主路由器故障定时器）：3倍的发送间隔定时器：3秒 + 偏移时间： 256-优先级/256，256-130=126/256：0.49秒
  VRRP抢占模式：模式开启