VRRP、DHCP和中继DHCP的基本知识点

一、VRRP----虚拟路由器冗余协议

1.1 VRRP的概述

（1）利用VRRP，一组路由器(同一个LAN中的接口）协同工作，但只有一个处于Master状态，处于该状态的路由器（的接口）承担实际的数据流量转发任务。在一个VRRP组内的多个路由器接口共用一个虚拟IP地址，该地址被作为局域网内所有主机的缺省网关地址。
（2）VRRP决定哪个路由器是Master，Master路由器负责接收发送至用户网关（也就是发向上文提到的虚拟IP地址）的数据包并进行转发，以及响应PC对于其网关的ARP请求。
（3）Backup路由器侦听Master路由器的状态，并准备随时接替Master路由器的工作。

1.2 VRRP的术语

（1）VRRP路由器
运行VRRP的路由器，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
（2）VRRP组
一个VRRP组由多个VRRP路由器组成，使用group 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。
（3）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挂掉之后谁来接替，这是VRRP的工作。
（4）虚拟IP地址
虚拟IP地址用于标示虚拟路由器，该地址实际上就是用户的网关地址。
（5）MAC地址
与虚拟IP地址对应的MAC也是虚拟的，该MAC地址由固定位加上VRRP组ID构成，当PC发arp请求虚拟IP地址对应的MAC地址，Master路由器响应这个arp请求并告知虚拟MAC地址。
通过VRRP形成的虚拟路由器使用虚拟IP地址和虚拟MAC与网络中的PC进行通信。虚拟MAC的格式如下，最后1个字节的VRID表示VRRP ID号的16进制，例如VRID是1，虚拟MAC地址为00-00-5E-00-01-01。
（6）Master路由器
Master路由器:就是在VRRP组实际转发数据包的路由器，在每一个VRRP组中，仅有Master响应对虚拟IP地址的ARP请求。Master路由器同时以一定的时间间隔发送VRRP消息，以便通知Backup路由器自己的存活。
1、响应PC对网关（虚拟路由器IP地址)的ARP请求(使用虚拟MAC响应)。
2、转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。
3、周期性发送VRRP组播包以告知自己的存活情况。
（7）Backup路由器
Backup路由器：就是在VRRP组中处于监听状态的路由器，一旦Master路由器出现故障，Backup路由器就开始接替工作选举依据:先比较接口优先级(比大），如果相等则比接口IP地址(比大)
1、持续侦听Master router发送的VRRP组播包;
2、当Master Router出现问题的时候，接替它的位置;
3、对虚拟IP地址的ARP请求，不做响应;
4、丢弃目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文;
5、丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。

1.3 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。

1.4 VRRP报文

1、Version : 2
2、Type : 1ADVERTISEMENT
3、Virtual Rtr ID (VRID )∶配置的VRRP备份组号，1~255
4、Priority :优先级，0~255(其中0，255不可以配置) 255∶如果配置的虚拟地址与接口实际IP
5、Advertisement lnterval ( Adver Int ) :发送报文的时间间隔，缺省为1秒
6、Checksum:校验和
7、IPAddress ( es ) :配置的备份组虚拟地址的列表(一个备份组可支持多个地址)
8、Authentication Data :验证字。

1.5 VRRP的作用

提供了局域网上的设备备份机制。VRRP是一种容错协议，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。
VRRP工作时会在网络中加入一个含有虚拟P和虚拟Mac地址的虚拟路由器，该路由器充当网络用户的网关，使得网络上的主机与虚拟路由器通信无需了解这个网络上物理路由器的任何信息。
Master报文的发送:当Master正常工作时，它会每隔一段时间(缺省为1秒)向组内Backup设备发送vrrp通告报文，通告自己工作正常。(注:只有Master发送VRRP报文)
VRRP通告报文被封装在IP报文里，通过组播地址224.0.0.18发送，TTL为255，协议号为112

1.6 VRRP的相关配置

############R1###############
1、[R1]int vlanif 10

####网关接口（三层交换为VLAN接口，路由器为下行接口)

2、[R1-Vlanif10]ip address 192.168.10.11 24

[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1

####创建VRRP虚拟路由器的标识vrid为1，并配置vrid 1的虚拟IP地址

3、[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 priority 120

####设置设备A的优先级为120(缺省值为100)，数值越大越优先

4、[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 6

####配置Master设备的抢占时延为6秒（缺省值为0，立即抢占)，以防频繁地进行状态切换

5、[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/1 reduce 30

####跟踪上行接口G0/0/0的状态，如端口故障则Master优先级降低30(缺省值为10)

6、[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 track interface g0/0/2

####跟踪下行接口

############R2###############
[R2]int vlanif 10

[R2-Vlanif10]ip address 192.168.10.10 24

[R2-Vlanif10]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1[R2-Vlanif10]vrrp vrid 1 priority 115

[R2]dis vrrp
####显示VRRP状态

二、DHCP和中继DHCP

2.1 DHCP动态主机配置协议

2.1.1 DHCP的好处和用途

（1）用途：
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：
1.给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址
2.给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段

（2）使用DHCP的好处：
1、减少管理员的工作量避免输入错误的可能
2、避免IP地址冲突
3、当更改IP地址段时,不需要重新配置每个用户的IP地址
4、提高了IP地址的利用率
5、方便客户端的配置

DHCP的典型应用模式如下:在网络中架设一台专用的DHcCP服务器，负责集中分配各种网络地址参数（主要包括I地址、子网掩码、广播地址、默认网关地址、DNS服务器地址)﹔其他主机作为PECP客户机，将网卡配置为自动获取地址，即可与DHCP 服务器进行通信,完成自动配置过程。
DHCP协议采用UDP作为传输协议，主机发送请求消息到DHCP服务器的67号端口，DRC?服务器回应应答消息给客户端的68号端口。

2.1.2 DHCP的交互

DHCP的IP地址自动获取工作原理:
第一步：客户端在网络中搜索服务器。
客户端通过广播发送DHCP Discover报文寻找服务器端

第二步：服务器向客户端响应服务。
服务器端通过单播发送DHCP Offer
报文向客户端提供IP地址等网络信息，从IP地址池中挑选一个尚未分配的IP地址分配给客户端

第三步：客户端向服务器发出服务请求。
如果有多台DECP服务器向该客户端发来DHCP-offer报文，客户端只接受第一个收到的DECP-offer报文并提取rP地址，然后客户端通过广播发送DHCP Request报文告知服务器端本地选择使用该IP地址

第四步：服务器向客户端提供服务。
服务器通过单播发送DHcP Ack报文告知客户端IP地址是合法可用的，并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息
第五步：重新登录
DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要再发送 DHCP Discover信息，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP Request 请求信息。
第六步：更新租约
当DHCP 服务器向客户机出租的TP地址租期达到50%时，就需要更新租约。客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP Request 包,要求更新现有的地址租约。

2.1.3 DCHP的配置

DCHP有2种配置方法
(一）接口模式
接口地址池可动态分配IP地址，范围就是接口的IP地址所在的网段，且只在此接口下生效，当pACe服务器收到;CP客户端的请求报文后，DHCP服务器将会使用该接口的地址网段给客户端分配地址。

[R1] dhcp enable

###系统模式开启DHCP功能

[R1]interface GigabitEthernet0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0] dhcp select interface

###基于接口配置DHCP

[R1-GigabitEthernet0/0/0] dhcp server lease day 7

###配置基于接口的DHCP servser租期(默认租期为1天)

[R1-GigabitEthernet0/0/0] dhcp server excluded-ip-address 192.168.10.200 192.168.10.210

###配置接口地址池中不参与自动分配的IP地址范为192.168.10.200到192.168.10.210

[R1-GigabitEthernet0/0/0] dhcp server dns-list 8.8.8.8###给用户端自动分配DNs服务器地址

(二）全局模式
全局方式下，设置多个全局地址池，并存在定义的地址池网段与端口rP是同一网段的对应关系，即多个不同网段地池对应各自的端口,最终实现不同网段客户端自动获取相应地址

[R1 ] dhcp enable

###系统模式开启DHCP功能

[R1] ip pool 1

###创建地址池名称

[R1-ip-pool-1] gateway-list 192.168.20.1

###设置DHCP客户端的出口网关地址

[R1-ip-pool-1]network 192.168.20.0 mask 255.255.255.0

###配置DHCP可分配地址网段,掩码也可用24表示

[R1-ip-pool-1]dns-list 114.114.114.114

###配置DHCP分配DNS地址

[R1-ip-pool-1] excluded-ip-address 192.168.20.250 192.168.20.254
###配置保留地址

[R1-ip-pool-1] static-bind ip-address 192.168.20.9 mac-address 5489-98C6-OCEE

###绑定IP192.168.20.9固定分配给MAc为28d2-4469-5a55的机器，需池中IP

[R1-ip-pool-huawei1]lease day 10###租期10天

[R1]int g0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0] dhcp select global

###配置DHCP为global全局模式，interface即接口模式

[Huawei]display ip pool

###查看IP地址池信息

2.2 中继DCHP

2.2.1 应用场景

在大型的网络中，可能会存在多个网段。DHCP客户机通过网络广播消息获得pEcP服务器的响应后得到IP地址。但广播消息是不能跨越网段的。因此，如果DEcP客户机和服务器在不同的网段内，客户机还能不能向服务器申请I地址呢?这就要用到pHcP中继代理。DHCP中继代理实际上是一种软件技术，安装在DHCcP中继代理的设备（路由器，交换机，服务器）称为DHCP中继代理服务器，它承担不同网段间的DHCP客户机和服务器的通信任务。

2.2.2 工作原理:

●当DHCP客户端启动并进行DHCP初始化时，它在本地网络广播配置请求报文。
●如果本地网络存在DHCP服务器，则可以直接进行DHCP配置，不需要DHCP中继。
●如果本地网络没有DHcP服务器，则与本网络相连的且带DHEcP中继功能的网络设备收到该广播报文后，进行适当的处理并转发给指定的在其它网络上的DHCP服务器。
●DHCP服务器根据客户端提供的信息进行相应的配置，并通过DHCP中继将配置信息发送给客户端，完成对客户端的动态配置。

2.2.3 中继DCHP的配置

配置DHCP服务器的R1:

[R1] dhcp enable

[R1]interface GigabitEthernet0/0/1

###与客户端相连的接口

[R1-GigabitEthernet0/0/1] ip add 192.168.1.1 24

[R1-GigabitEthernet0/0/1] dhcp select relay

###开启DHCP中继功能

[R1-GigabitEthernet0/0/1] dhcp relay server-ip 12.0.0.1

##指向DHCP服务器的地址12.0.0.1请求DHCP服务

[R1]ip route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 12.0.0.1

###如果DHCP中继服务器与DHCP服务器跨网段则要配置静态或动态路由

[R1]interface GigabitEthernet0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0] ip add 12.0.0.2 24

配置DHCP服务器的R2:

[R2]dhcp enable

[R2] interface GigabitEthernet0/0/0

###与DHCP中继连接方向的接口

[R2-GigabitEthernet0/0/0] ip add 12.0.0.124

[R2-GigabitEthernet0/0/0]dhcp select global

####给接口配置为全局模式请求DHCP服务

[R2]ip pool 1

[R2-ip-pool-1] gateway-list 192.168.1.1

[R2-ip-pool-1]network 192.168.1.0 mask 255. 255. 255. 0

[R2-ip-pool-1] dns-list 114.114.114.114

[R1-ip-pool-1]lease day 3

####租期3天

[Huawei]ip route-static 192.168.1.0 255.255.255.0 12.0.0.2

###记得要配置静态/默认路由或者动态路由