华为HCIE R&S笔记-14以太网技术VRRP

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，指向出口网关（即图1中的路由器RouterA），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。

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。
VRRP是一种容错协议，它通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，并通过一定的机制来保证当主机的下一跳设备出现故障时，可以及时将业务切换到其它设备，从而保持通讯的连续性和可靠性。使用VRRP的优势在于：既不需要改变组网情况，也不需要在主机上配置任何动态路由或者路由发现协议，就可以获得更高可靠性的缺省路由。

1. VRRP的工作原理：
   VRRP将局域网的一组路由器构成一个备份组，相当于一台虚拟路由器。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需知道具体某台设备的IP地址，将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。
   VRRP将该虚拟路由器动态关联到承担传输业务的物理路由器上，当该物理路由器出现故障时，再次选择新路由器来接替业务传输工作，整个过程对用户完全透明，实现了内部网络和外部网络不间断通信。
   ① RouterA、RouterB和RouterC属于同一个VRRP组，组成一个虚拟路由器，这个虚拟路由器有自己的IP地址10.110.10.1。虚拟IP地址可以直接指定，也可以借用该VRRP组所包含的路由器上某接口地址。
   ② 物理路由器RouterA、RouterB和RouterC的实际IP地址分别是10.110.10.5、10.110.10.6和10.110.10.7。
   ③ 局域网内的主机只需要将缺省路由设为10.110.10.1即可，无需知道具体路由器上的接口地址。
   

VRRP切换导致mac地址表错误问题：
当Mast发生切换后，交换机的mac地址表会出现问题，当slave成为mast之后，会主动
送一个ARP回复，虚拟网关地址的arp回复，交换机收到此回复，将端口与mac重新绑定。
2. MAST选举：
在VRRP组中，会选举一台路由器作为虚拟网关的实际设备，一保证流量的正常转发。Mast可以根据以下进行比较选举：
① 比较优先级的大小，优先级值高者当选为Master，默认优先级值为100。
② 当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。
注：默认VRRP的Mast为抢占模式。
3. VRRP的报文结构：
VRRP协议只有一种报文，即VRRP报文，报文每秒 发送一次，用于维护Mast状态。VRRP报文用来将Master设备的优先级和状态通告给同一虚拟路由器的所有VRRP路由器。
VRRP报文封装在IP报文中，发送到分配给VRRP的IPv4组播地址。在IP报文头中，源地址为发送报文的主接口地址（不是虚拟地址或辅助地址），目的地址是224.0.0.18，TTL是255，协议号是112。VRRP报文的结构如图1所示。
图1 VRRP报文结构

① Version：协议版本号，现在的VRRP为版本2。
② Type：报文类型，只有一种取值，1，表示Advertisement。
③ Virtual Rtr ID（VRID）：虚拟路由器ID，取值范围是1～255。
④ Priority：发送报文的VRRP路由器在虚拟路由器中的优先级。取值范围是0～255，其中可用的范围是1～254。0表示设备停止参与VRRP，用来使备份路由器尽快成为主路由器，而不必等到计时器超时；255则保留给IP地址拥有者。缺省值是100。
⑤ Count IP Addrs：VRRP广播中包含的虚拟IP地址个数。
⑥ Authentication Type：验证类型，协议中指定了3种类型：
⑦ Advertisement Interval：发送通告报文的时间间隔，缺省为1秒。
⑧ IP Address：虚拟路由器IP地址，地址个数是Count IP Addrs的值。
⑨ Authentication Data：验证字，目前只有明文认证才用到该部分，对于其它认证方式，一律填0。

4. VRRP的端口状态：
   

VRRP协议中定义了三种状态机：
① Initialize初始状态
② Master活动状态
③ Backup备份状态
（1）Initialize：
初始状态，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。
（2）Master：
主设备，Master用于转发数据，当路由器处于Master状态时，它将会做下列工作：
① 定期发送VRRP报文。
② 以虚拟MAC地址响应对虚拟IP地址的ARP请求。
③ 转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。
④ 如果它是这个虚拟IP地址的拥有者，则接收目的IP地址为这个虚拟IP地址的IP报文。否则，丢弃这个IP报文。
（3）Backup：
当路由器处于Backup状态时，它将会做下列工作：
① 接收Master发送的VRRP组播报文，判断Master的状态是否正常。
② 对虚拟IP地址的ARP请求，不做响应。
③ 丢弃目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。
④ 丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。
5. VRRP模式：
在部署VRRP时，可以分为两种模式，分别为：
① 主备备份
② 负载分担
（1）主备备份：
这是VRRP提供IP地址备份功能的基本方式。主备备份方式需要建立一个虚拟路由器，该虚拟路由器包括一个Master和若干Backup设备。正常情况下，业务全部由Master承担，Master出现故障时，Backup设备接替工作。
（2）负载分担:

现在允许一台路由器为多个作备份。通过多虚拟路由器设置可以实现负载分担。负载分担方式是指多台路由器同时承担业务，因此需要建立两个或更多的备份组。
负载分担方式具有以下特点：
① 每个备份组都包括一个Master设备和若干Backup设备。
② 各备份组的Master可以不同。
③ 同一台路由器可以加入多个备份组，在不同备份组中有不同的优先级。
6. VRRP配置：
1.主备备份：

R1：
[Huawei]inter g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]vrrp vrid 1 priority 120
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]vrrp vrid 1 track interface g0/0/0 reduced 50
R2：
[Huawei]inter g0/0/3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3]vrrp vrid 1 priority 100
2.负载分担：
在主备模式基础上创建新的VRRP组，并将主备模式中的MAST和SLAVE进行对调。
注：vrrp虚拟接口的网段必须要与接口同网段，负载均衡基于同网段分段PC实现。
R1：
[Huawei]inter g0/0/2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.1.2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]vrrp vrid 2 priority 100
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]vrrp vrid 1 track interface g0/0/0 reduced 50
R2：
[Huawei]inter g0/0/3
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3]vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.1.2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/3]vrrp vrid 2 priority 120
3.VRRP认证：
VRRP认证支持MD5和明文认证：
[Huawei-GigabitEthernet0/0/2]vrrp vrid 1 authentication-mode simple Huawei