VRRP虚拟路由器冗余协议
VRRP虚拟路由器冗余协议
1、VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）概述
局域网中的用户终端通常采用配置一个默认网关的形式访问外部网络，如果此时默认网关设备发生故障，将终端所有用户终端的网络访问，这很可能会给用户带来不可预计的损失，所以可以通过部署多个网关的方式来解决单点故障问题，那么如何让多个网关能够协同工作但又不会相互冲突继承了最迫切需要解决的问题。
于是VRRP应运而生，通过部署多网关的方式实现网关的备份，它既可以实现网关的备份，又能解决多个网关之间互相冲突的问题。
2、VRRP作用
VRRP是一种选择协议，它可以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。一旦主路由器不可用，这种选择过程就提供了动态的故障转移机制，这就允许虚拟路由器的 IP 地址可以作为终端主机的默认第一跳路由器。是一种LAN接入设备备份协议。一个局域网络内的所有主机都设置缺省网关，这样主机发出的目的地址不在本网段的报文将被通过缺省网关发往三层交换机，从而实现了主机和外部网络的通信
VRRP是一种路由容错协议，也可以叫做备份路由协议。一个局域网络内的所有主机都设置缺省路由，当网内主机发出的目的地址不在本网段时，报文将被通过缺省路由发往外部路由器，从而实现了主机与外部网络的通信。当缺省路由器down掉（即端口关闭）之后，内部主机将无法与外部通信，如果路由器设置了VRRP时，那么这时，虚拟路由将启用备份路由器，从而实现全网通信。
在VRRP协议中，有两组重要的概念：VRRP路由器和虚拟路由器，主控路由器和备份路由器。VRRP路由器是指运行VRRP的路由器，是物理实体；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：主控路由器和备份路由器，一个VRRP组中有且只有一台处于主控角色的路由器，可以有一个或者多个处于备份角色的路由器VRRP协议从路由器组中选出一台作为主控路由器，负责ARP解析和转发IP数据包，组中的其他路由器作为备份的角色并处于待命状态，当由于某种原因主控路由器发生故障时，其中的一台备份路由器能在瞬间的时延后升级为主控路由器，由于此切换非常迅速而且不用改变IP地址和MAC地址，故对终端使用者系统是透明的。
3、VRRP特点
VRRP能够在不改变组网的情况下，将多台路由器虚拟成一个虚拟路由器，通过配置虚拟路由器的IP地址为默认网关，实现网关的备份。
协议版本:VRRPv2(常用)和VRRPv3
VRRPv2仅适用于IPv4网络，VRRPv3适用于IPv4和IPv6两种网络
VRRP协议只有一种报文：Advertisement报文，其目的IP地址是224.0.0.18，目的MAC地址是01-00-5e-00-00-12，协议号是112
4、VRRP结构
5、VRRP状态机
协议对VRRP规定了3种状态：INITIALIZE，MASTER和BACKUP。简单地说，INITIALIZE即初始态，MASTER即主用状态，也就是在VRRP备份组中真正起作用的路由器，BACKUP即备用状态，是MASTER的备份。
（1）INITIALIZE
路由器启动时，如果路由器的优先级是255(最高优先级，当且仅当配置的VRRP虚拟IP地址和接口IP相同，即所谓IP地址拥有者)，要发送VRRP通告信息，并发送广播ARP信息通告路由器IP地址对应的MAC地址为路由虚拟MAC，设置通告信息定时器准备定时发送VRRP通告信息，转为MASTER状态：否则进入BACKUP状态，设置定时器检查定时检查是否收到MASTER的通告信息。
（2）MASTER
主机状态下的路由器要完成如下功能：
●设置定时通告定时器；
●用VRRP虚拟MAC地址响应路由器IP地址的ARP请求；
●转发目的MAC是VRRP虚拟MAC的数据包；
●如果是虚拟路由器IP的拥有者，将接受目的地址是虚拟路由器IP的数据包，否则丢弃；
●当收到shutdown的事件时删除定时通告定时器，发送优先值级为0的通告包，转初始化状态；
●如果定时通告定时器超时时，发送VRRP通告信息；
●收到VRRP通告信息时，如果优先值为0，发送VRRP通告信息：否则，判断数据的优先级是否高于本机，或相等而且实际IP地址大于本地实际IP，设置定时通告定时器，复位主机超时定时器，转BACKUP状态；否则的话，丢弃该通告包。
（3）BACKUP
备机状态下的路由器要实现以下功能：
●设置主机超时定时器；
●不能响应针对虚拟路由器IP的ARP请求信息；
●丢弃所有目的MAC地址是虚拟路由器MAC地址的数据包；
●不接受目的是虚拟路由器IP的所有数据包；
●当收到shutdown的事件时删除主机超时定时器，转初始化状态；
●主机超时定时器超时的时候，发送VRRP通告信息，广播ARP地址信息，转MASTER状态；
●收到VRRP通告信息时。如果优先值为0，表示进入与MASTER选举，否则判断数据的优先级是否高于本机，如果高的话承认MASTER有效，复位主机超时定时器；否则的话，丢弃该通告包。
6、VRRP选举机制
VRRP使用选举机制来确定路由器的状态(Master或Backup)。运行VRRP的一组路由器对外组成了一个虚拟路由器，其中一台路由器处于Master状态，其他的处于Backup状态。
运行VRRP的路由器都会发送和接收VRRP通告消息，在通告消息中包含了自身的VRRP优先级信息。VRRP通过比较路由器的优先级进行选举，优先级高的路由器将成为主路由器，其他路由器都为备份路由器。
虚拟路由器和VRRP路由器都有自己的lP地址(虚拟路由器的lP地址可以和VRRP备份组内的某个路由器的接口地址相同)。如果VRRP组中存在lP地址拥有者，即虚拟地址与某台VRRP路由器的地址相同时，IP地址拥有者将成为主路由器，并且拥有最高优先级255。如果VRRP组中不存在IP地址拥有者，VRRP路由器将通过比较优先级来确定主路由器。
路由器可配置的优先级范围为1～254，默认情况下VRRP路由器的优先级为100。当优先级相同时，VRRP将通过比较IP地址来进行选举，lP地址大的路由器将成为主路由器。
7、VRRP配置（华为）
主备备份方式：
路由器A配置：
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.0.1 24
vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10
vrrp vrid 1 priority 120
vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 20
vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/0 reduce 30
路由器B配置：
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.0.2 24
vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10
负载分担模式
路由器A配置：
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.0.1 24
vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10
vrrp vrid 1 priority 120
vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 20
vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/0 reduce 30
vrrp vrid 2 virtual-ip 10.0.0.11
路由器B配置：
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.0.0.2 24
vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10
vrrp vrid 2 virtual-ip 10.0.0.11
vrrp vrid 2 priority 120
vrrp vrid 2 preempt-mode timer delay 20
vrrp vrid track interface GigabitEthernet0/0/0 reduce 30
