VRRP的介绍与配置

目录

一、VRRP概述

1、虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)

2、VRRP的优先级

3、VRID、虚拟IP地址和虚拟MAC地址

4、VRRP状态机

Initialize

Master

Backup

5、VRRP的工作原理

二、VRRP的配置

1、拓扑图

2、手动配置PC机的IP地址

3、路由器的配置 

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        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，将中断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互相冲突就成了最迫切需要解决的问题。

        于是VRRP应运而生，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。那么VRRP的工作原理是如何实现的?在网络中又该如何配置呢?

一、VRRP概述

1、虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol，简称VRRP)

1. 虚拟路由器又称为VRRP备份组，VRRP能够在不改变组网的情况下，由多台路由器备份冗余而成。它拥有统一的虚拟路由器标识符和虚拟IP地址，其虚拟IP地址通常被当作一个局域网内的网关地址对外通告，因此局域网内的主机感知不到多台冗余设备的存在。

2. 协议版本: VRRPv2（常用）和VRRPv3:

3. VRRPv2仅适用于IPv4网络，VRRPv3适用于IPv4和IPv6两种网络。

4. 只有一种报文:Advertisement报文（通告报文）;其目的IP地址是224.0.0.18，协议号是112。

5. 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（主）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IP地址的ARP请求。 Backup（备份）路由器侦听Master（主）路由器的状态，并在Master（主）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的优先级

优先级：

• 范围0 - 255

• 0 代表主设备要退出VRRP组

• 255代表 有设备和虚拟ip冲突

• 可手动配置 1-254

• 优先级相同会比较接口地址大的优先

• 优先级默认为100

3、VRID、虚拟IP地址和虚拟MAC地址

● VRID

VRID是虚拟路由器的唯一标识符，用于在局域网内区分不同的VRRP备份组。拥有相同VRID的路由器会自行协商选出组内的主路由器，其他设备则自动成为备份路由器。

● 虚拟IP地址

作为虚拟路由器对外通告的IP地址，它既可以是组内路由器的真实接口IP地址，也可以是单独配置的IP地址。需要注意的是，若虚拟IP地址配置为组内某个设备的真实接口IP地址，那么只要该设备通信正常，它将会自动优先成为主路由器。

● 虚拟MAC地地址

即为虚拟路由器的MAC地址，具有固定的格式，与VRID有关。主路由器使用本组的虚拟MAC地址来响应ARP请求。根据RFC协议，IPv4 VRRP的虚拟MAC地址为00-00-5E-01-VRID，IPv6 VRRP的虚拟地址为00-00-5E-02-VRID，VRID在局域网中的唯一性避免了多台虚拟路由器可能造成的MAC地址冲突。

4、VRRP状态机

        VRRP协议中定义了三种状态机：初始状态（Initialize）、活动状态（Master）、备份状态（Backup）。其中，只有处于活动状态的设备才可以转发那些发那些发送到虚拟IP地址的报文。

Initialize

        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。

Master

当路由器处于Master状态时，它将会做下列工作：

• 定期发送VRRP报文。

• 以虚拟MAC地址响应对虚拟IP地址的ARP请求。 虚拟路由器 封装的时候 都封装 虚拟路由器的 mac地址

• 转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。

• 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。

• 如果收到比自己优先级大的报文则转为Backup状态。

• 如果收到优先级和自己相同的报文，并且发送端的主机IP地址比自己的主IP地址大，则转为Backup状态。

• 当接收到接口的Shutdown事件时，转为Initialize。

Backup

当路由器处于Backup状态时，它将会做下列工作：

• 接收Master发送的VRRP报文，判断Master的状态是否正常。

• 对虚拟IP地址的ARP请求，不做响应。

• 丢弃目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。

• 丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。

• Backup状态下如果收到比自己优先级小的报文时，丢弃报文，不重置定时器；如果收到优先级和自己相同的报文，则重置定时器，不进一步比较IP地址。

• 当Backup接收到MASTER_DOWN_TIMER定时器超时的事件时，才会转为Master。

• 当接收到接口的Shutdown事件时，转为Initialize。

5、VRRP的工作原理

(1) 虚拟路由器中的路由器根据优先级选举出Master。Master路由器通过发送免费ARP报文，将自己的虚拟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路由器周期性发送VRRP报文，以公布其配置信息(优先级等)和工作状况；

(3) 如果Master路由器出现故障，虚拟路由器中的Backup路由器将根据优先级重新选举新的Master；

(4) 虚拟路由器状态切换时，Master路由器由一台设备切换为另外一台设备，新的Master路由器只是简单地发送一个携带虚拟路由器的MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文，这样就可以更新与它连接的主机或设备中的ARP相关信息。网络中的主机感知不到Master路由器已经切换为另外一台设备。

(5) Backup路由器的优先级高于Master路由器时，由Backup路由器的工作方式(抢占方式和非抢占方式)决定是否重新选举Master。

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二、VRRP的配置

1、拓扑图

2、手动配置PC机的IP地址

 

3、路由器的配置 

AR1路由的配置

AR2路由的配置（主路由（Master路由）） 

使用display vrrp命令查看

AR3的配置

 

查看AR3的VRRP

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