VRRP的工作原理及运用

1、VRRP概述.

Virtual Router Redundancy Protocol，也即虚拟路由器冗余协议。
·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。
· 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的数据包并进行转发，以及响应PC对于其网关lP地址的ARP请求。
.Backup路由器侦听Master路由器的状态，并在Master路由器发生故障时，接替其工作，从而保证业务流量的平滑切换。

2、VRRP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，使用相同的VRID ( Virtual Router lD，虚拟路由器ID)进行标识，属于同一VRRP组的VRRP路由器互相交换信息,
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，只需知追虚队类团C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故障后谁来接替，这是VRRP的工作。
4)虚拟IP地址、MAC地址：
①虚拟IP地址就是虚拟路由器的IP地址，该地址实际上就是用户的网关地址。
② 虚拟MAC地址是虚拟路由器根据VRID生成的MAC地址。一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址，
5)Master、 Backup路由器：
①Master路由器：在VRRP组中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的ARR请求。Master路由器同时以一定时间间隔发送VRRP消息，以变通知Backup路由器自己的存活情况。
② Backup路由器：（接受）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。
③选举依据：先比较接口VRRP优先级（默认值：100.理论取值范围：0-255，实际取值范围：1-254）（比大），如果相等，则比较接口IP地址（比大） 0，255 这两个值是不能配的。

3、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表示虚拟路由器ID的16进制，例如VRID是1，虚拟MAC地址为00-00-5E-O0-01-0。

4、VRRP状态机

VRRP协议的状态共有三种，分别是lnitialize,Master，Backup，初始状态都是lnitialize，通过比较优先级产生Master和iBackup，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。

5、Master/Backup路由器

1）Master路由器：
① 定时(Advertisement Interval )发送VRRP通告报文，以便向Backup路由器告知自己的存活情况。
②以虚拟MAC地址响应其他设备对虚拟IP地址的ARP请求。·转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。
③如果它是这个虚拟IP地址的拥有者（接口实际IP地址为虚拟IP地址），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。
④如果收到比自己优先级大的报文，立即成为Backup。
⑤如果收到与自己优先级相等的VRRP报文且本地接口IP地址小于对端接口IP，立即成Backup。 Master Down_Interval定时器:Backup设备在该定时器超时后仍未收到通告报文，则会转换为Master状态。 计算公式如下:Master_Down_Interval=(3*Advertisement_Interval) + Skew_time。其中，Skew_Time=(256-Priority)/256。）

6、VRRP的工作过程

1）VRRP组中的设备选举出Master。Master设备通过发送免费ARP报文，将虚拟MAC
地址通知给与它连接的设备或者主机，从而承担报文转发任务。
2）Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文。
3）如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的Backup设备重新选举新的Master。
4） VRRP组状态切换时，Master设备由一台设备切换为另外一台设备，新的Master设
备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文刷新
与它连接的主机或设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来，整
个过程对用户完全透明。
5）原Master设备故障恢复时，若该设备为IP地址拥有者（则其优先级为255），将直
接切换至Master状态。若该设备优先级小于255，将首先切换至Backup状态，且其优
先级恢复为故障前配置的优先级。
6）Backup设备的优先级高于Master设备时，由Backup设备的工作方式(抢占方式和
非抢占方式)决定是否重新选举Master。（默认抢占值：0 从而出现立即抢占）

7、抢占

抢占（Preempt）
①R2加入到网络后，接口的VRRP状态首先过渡到Backup，在收到R1发送的
VRRP报文后，由于本地接口的VRRP优先级大于报文中的优先级，因此如果设备激活Preempt(缺省启用）则可立即抢占Master的角色，过渡到Master状态，R2开始发送VRRP消息。
②可修改抢占延迟时间，缺省该时间为Os。
 

相关概述

在普通情况下，当我们配置一个网络内PC机的网关时，往往将该网络中路由器的接口IP地址作为网关地址，这样做简单可行，但是一旦路由器宕机，则该网段内的所有设备就无法上网。当配置VRRP后，可以将局域网网络拓扑修改为如下形式：

 对于底层网络来说，使用两台路由器作，当一台路由器宕机后，另一台路由器即可代替该路由器履行网关的职能。