HCIP之VRRP

1. VRRP是什么

VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol,虚拟路由冗余协议)是一种用于提高网络可靠性的容错协议。它通过将多台路由器虚拟成一台虚拟路由器,实现网关的冗余备份。当主路由器(Master)出现故障时,备用路由器(Backup)会自动接管其功能,从而保证网络的连通性和稳定性。

2. 为什么需要VRRP

在传统的网络环境中,主机通常配置一个默认网关,如果该网关设备出现故障,主机将无法与外部网络通信,导致业务中断。VRRP通过配置虚拟网关,解决了单点故障问题,确保网络通信的高可用性。

3. VRRP的工作原理
  • 虚拟路由器(Virtual Router):VRRP将多台路由器组成一个虚拟路由器,对外表现为一个逻辑设备。

  • 虚拟IP地址和虚拟MAC地址:虚拟路由器有一个虚拟IP地址(作为主机的默认网关)和一个虚拟MAC地址。虚拟MAC地址的格式为"0000-5e00-01xx",其中xx为VRID(虚拟路由器标识符)。

  • Master和Backup路由器

    • Master路由器:负责转发发送到虚拟IP地址的数据包,并响应ARP请求。

    • Backup路由器:处于监听状态,当Master路由器故障时,接管其功能。

  • 选举机制:通过比较优先级(范围0-255,数值越大优先级越高)和接口IP地址来选举Master路由器。

  • 状态机:VRRP定义了三种状态:

    • Initialize:初始状态,设备不会处理VRRP通告报文。

    • Master:负责转发数据包,并定期发送VRRP通告报文。

    • Backup:监听Master状态,准备接管。

4. VRRP的工作过程
  1. 选举Master路由器:VRRP组中的设备根据优先级选举Master路由器。

  2. Master发送通告报文:Master设备定期发送VRRP通告报文,通知Backup设备其工作状态。

  3. 故障切换:当Master设备故障时,Backup设备根据优先级重新选举新的Master。

  4. 流量切换:新的Master设备发送免费ARP报文,更新主机的MAC表项,确保流量切换到新的Master设备。

  5. 原Master设备恢复:原Master设备故障恢复后,根据配置决定是否重新成为Master。

5. VRRP的配置

以下是一个典型的VRRP配置示例:

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[RTA] interface GigabitEthernet 0/0/0
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] ip address 192.168.1.1 24
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] vrrp vrid 1 priority 120
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] vrrp vrid 1 preempt-mode enable

​​​​​

  • vrid:虚拟路由器标识符,用于区分不同的VRRP组。

  • virtual-ip:虚拟IP地址,作为主机的默认网关。

  • priority:设置优先级,数值越高优先级越高。

  • preempt-mode:启用抢占模式,允许高优先级的Backup设备接管。

    RTA] interface GigabitEthernet 0/0/0

注释:进入接口配置模式,指定要配置的接口为GigabitEthernet 0/0/0。

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复制代码
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] ip address 192.168.1.1 24

注释 :为接口GigabitEthernet 0/0/0配置一个IP地址192.168.1.1,子网掩码为255.255.255.0(即/24)。这个地址是该接口的实际IP地址,用于正常通信。

plaintext复制

复制代码
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254

注释 :配置VRRP虚拟路由器的虚拟IP地址为192.168.1.254,并指定虚拟路由器的标识符(VRID)为1。虚拟IP地址是客户端配置的默认网关地址,客户端的数据包会发送到这个虚拟IP地址,由VRRP组中的Master路由器来处理。

plaintext复制

复制代码
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] vrrp vrid 1 priority 120

注释 :为VRID为1的VRRP组设置优先级为120。优先级范围是0-255,默认值为100,数值越大优先级越高。优先级高的路由器更有可能成为Master路由器。如果有多台路由器配置了相同的VRID,优先级最高的路由器将成为Master路由器。

plaintext复制

复制代码
[RTA-GigabitEthernet0/0/0] vrrp vrid 1 preempt-mode enable

注释:启用抢占模式(Preempt Mode)。当启用抢占模式时,如果当前路由器的优先级比当前Master路由器的优先级高,它将主动抢占Master角色,成为新的Master路由器。这确保了优先级最高的路由器始终能够接管网关角色,提高网络的可靠性。

总结

这段配置的作用是:

  1. 为接口GigabitEthernet 0/0/0配置一个实际的IP地址192.168.1.1,用于正常通信。

  2. 配置一个VRRP虚拟路由器,虚拟IP地址为192.168.1.254,VRID为1,作为客户端的默认网关。

  3. 设置该路由器在VRRP组中的优先级为120,使其更有可能成为Master路由器。

  4. 启用抢占模式,确保优先级最高的路由器能够主动接管Master角色,提高网络的容错能力。

6. VRRP的应用场景
  • 网关冗余:在数据中心或企业网络中,通过配置VRRP,实现网关的冗余备份。

  • 负载分担:通过合理配置多个VRRP组,可以实现负载分担。

  • 与BFD联动:通过与BFD(双向转发检测)联动,实现毫秒级的故障切换。

7. VRRP的优点
  • 简化网络管理:通过虚拟路由器简化网关配置。

  • 适应性强:适用于多种网络环境。

  • 网络开销小:协议运行对网络资源占用少。

注意:所有需要协同工作的设备的接口在配置时,VRID和虚拟IP地址必须配置成一样的

注意:在VRRP中,抢占模式仅针对优先级生效

VRRP通过简单的配置和高效的故障切换机制,极大地提高了网络的可靠性和稳定性,是现代网络环境中不可或缺的协议之一

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