路由备份之vrrp
发布时间：2020-11-16
1、vrrp概述
随着internet的发展，人们对网络的可靠性的要求越来越高。对于局域网用户来说，能够时刻与外部网络保持联系是非常重要的。通常情况下，内部网络中的所有主机都设置一条相同的缺省路由，指向出口网。实现主机与外部网络的通信。当出口网关发生故障时，主机与外部网络的通信就会中断。配置多个出口网关是提高系统可靠性的常见方法，但局域网内的主机设备通常不支持动态路由协议，如何在多个出口网关之间进行选路是个问题。ietf（因特网工程任务组）推出了vrrp（virtual router redundancy protocol）虚拟路由冗余协议，来解决局域网主机访问外部网络的可靠性问题。
常见的组网方式
1.什么是vrrp？
vrrp是一种网络选择协议，用专业的术语来说vrrp是虚拟路由冗余协议.简单的来说，vrrp的基本原理是网关的冗余备份，就是两个或多个路由器通过运行vrrp，虚拟出一个虚拟的路由器，作为下游设备的网关,这就vrrp。
以下是与vrrp协议相关的基本概念:
2.vrrp有什么好处
它的作用就是把一个虚拟路由器的责任动态分配到局域网上的 vrrp 路由器中的一台。控制虚拟路由器 ip 地址的 vrrp 路由器称为主路由器，它负责转发数据包到这些虚拟 ip 地址。如果主路由器出现故障不可用，这种选择过程就提供了动态的故障转移机制。这样万一主机在下一跳路由坏掉的时候，可以及时用另外一台路由器来代替，从而保证了通讯的连续性和可靠性。
3.vrrp怎么去工作
如图1 所示，路由器a 、b、c组成一个虚拟路由器vrrp，vrrp 的虚拟ip 地址为10.110.10.1，路由器a作为master 设备的ip 地址为10.110.10.5，路由器b 和c作为backup设备的ip 地址分别为10.110.10.6和10.110.10.7。局域网中的主机hosta、hostb 和hostc的默认网关设置为vrrp的虚拟ip 地址10.110.10.1。正常情况下由作为master 设备的路由器a 负责转发局域网的数据到外部网络；当路由器a 关机或者出故障时候，作为backup 设备路由器b或者c（根据优先级）切换为master 设备接替路由器a 的工作转发局域网数据到外部网络，保证了局域网和外部网络的通信，提高了网络的可靠性。
如图1所示，虚拟路由器的组网环境如下：
主机利用该虚拟网关与外部网络通信。路由器工作机制如下：
● 根据优先级的大小挑选master设备。master的选举有两种方法：
● 比较优先级的大小，优先级高者当选为master。
● 当两台优先级相同的路由器同时竞争master时，比较接口ip地址大小。接口地址大者当选为master。
● 其它路由器作为备份路由器，随时监听master的状态。
● 当组内的备份路由器一段时间（master_down_interval）内没有接收到来自主路由器的报文，则将自己转为主路由器。一个vrrp组里有多台备份路由器时，短时间内可能产生多个master，此时，路由器将会将收到的vrrp报文中的优先级与本地优先级做比较。从而选取优先级高的设备做master。
4.vrrp的状态机
vrrp协议中定义了三种状态机：初始状态（initialize）、活动状态（master）、备份状态（backup）。其中，只有处于活动状态的设备才可以转发那些发送到虚拟ip地址的报文。vrrp状态转换如图1所示。
initialize
设备启动时进入此状态，当收到接口startup的消息，将转入backup或master状态（ip地址拥有者的接口优先级为255，直接转为master）。在此状态时，不会对vrrp报文做任何处理。
master
(1) 当路由器处于master状态时，它将会做下列工作：
•定期发送vrrp报文。
•必须响应对虚拟ip地址的arp请求，并且响应的还是虚拟的mac地址，而不是真是接口的mac。
•必须转发目的mac地址为虚拟mac地址的报文。
•如果收到比自己优先级大的报文则转为backup状态。
•如果收到优先级和自己相同的报文，并且发送端的主ip地址比自己的主ip地址大，则转为backup状态。
•当接收到接口的shutdown事件时，转为initialize。
backup
(2) 当路由器处于backup状态时，它将会做下列工作：
•接收master发送的vrrp报文，判断master的状态是否正常。
•禁止响应虚拟ip地址的arp请求。
•必须丢弃目的mac地址为虚拟mac地址的ip报文。
•禁止接收目的ip地址为虚拟ip地址的ip报文。
•当backup接收到master_down_timer定时器超时的事件时，才会转为master。
•当接收到接口的shutdown事件时，转为initialize。
6.结束语
vrrp就是通过两台或多台支持vrrp 的路由交换机实现备份, 当主路由器发生故障后通过其它备份路由器继续保持通信,发生故障时,用户端不需要更换任何配置, 路由功能的运行自动跳转到备用的路由器上进行,在实际应用中,结合需求选择合适的路由技术进行规划对网络稳定运行是很有益的.
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