VRRP虚拟路由冗余协议

一、VRRP简介

定义

虚拟路由冗余协议VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，将虚拟路由设备的IP地址作为用户的默认网关实现与外部网络通信。当网关设备发生故障时，VRRP机制能够选举新的网关设备承担数据流量，从而保障网络的可靠通信。

目的

随着网络的快速普及和相关应用的日益深入，各种增值业务（如IPTV、视频会议等）已经开始广泛部署，基础网络的可靠性日益成为用户关注的焦点，能够保证网络传输不中断对于终端用户非常重要。

通常，同一网段内的所有主机上都设置一条相同的、以网关为下一跳的缺省路由。主机发往其他网段的报文将通过缺省路由发往网关，再由网关进行转发，从而实现主机与外部网络的通信。当网关发生故障时，本网段内所有以网关为缺省路由的主机将无法与外部网络通信。增加出口网关是提高系统可靠性的常见方法，此时如何在多个出口之间进行选路就成为需要解决的问题。

VRRP的出现很好的解决了这个问题。VRRP能够在不改变组网的情况下，将多台路由设备组成一个虚拟路由器，通过配置虚拟路由器的IP地址为默认网关，实现默认网关的备份。

优点

冗余备份

VRRP可以将多台路由设备配置为缺省网关路由器，当出现单点故障的时候通过备份链路进行业务传输，从而降低网络故障的可能性，保证用户的各种业务不中断传输。

负载分担

VRRP可以实现多台设备同时承担业务流量，从而减轻主用设备上数据流量的承载压力，在路由设备之间更均衡地分担流量。

联动功能

VRRP联动可以监视上行链路的故障。当上行接口或链路故障时，VRRP备份组的Master设备降低优先级，重新进行选举，确保Master路由器为最佳的VRRP路由设备，保证流量的正常转发。

VRRP与BFD联动可以提高VRRP备份组中主备设备的切换速度。利用BFD检测速度快的特点，在Master设备和Backup设备之间建立BFD会话并与VRRP备份组进行绑定，实现Master设备和Backup设备之间的链路出现故障时，Backup设备迅速切换为Master，承担网络流量。

二、VRRP术语

VRPP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的角色

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

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

虚拟IP地址、MAC地址：

虚拟IP地址用于表示虚拟路由器，该地址实际上就是用户的网关地址

与虚拟地址对应的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

Master、Backup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响应对应虚拟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

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，如果相等则比较接口IP地址（注：这里是比值大）

三、VRRP状态机

VRRP协议的状态共有三种,分别是Initalize , 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.

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

四、华为eNSP仿真实验

1、拓扑图

拓扑图中，PC1及PC2都有两条路径访问Server1，一般情况下，PC1和PC2只能找自己的网关，通过确定的一条路由访问Server1，当路由发生故障时将无法访问。

通过对LSW2和LSW3配置VRRP，可以实现路由冗余备份，当路由发生故障时，可自动切换到备份路由，有效提高通信的可靠性。

2、实验详细配置

2.1、配置PC1和PC2IP地址：

PC1、PC2的网关为VRRP的virtual-ip（虚拟ip）

2.2、配置LSW1：

sys[Huawei]sys LSW1[LSW1]u in e[LSW1]vlan batch 1020[LSW1]q[LSW1]int E0/0/1[LSW1-Ethernet0/0/1]p l a[LSW1-Ethernet0/0/1]p d v 10[LSW1-Ethernet0/0/1]in e0/0/2[LSW1-Ethernet0/0/2]p l a[LSW1-Ethernet0/0/2]p d v 20[LSW1-Ethernet0/0/2]int g0/0/1[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]p l t[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]p t a v a[LSW1-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]p l t[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]p t a v a[LSW1-GigabitEthernet0/0/2]returnsave

2.3、配置LSW2：

sys[Huawei]sys LSW2[LSW2]u in e[LSW2]vlan batch 1020100[LSW2]int vlanif 10[LSW2-Vlanif10]ip address 192.168.10.10255.255.255.0[LSW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.1  //vlanif10创建VRRP虚拟路由的标识vrid为10，配置vrid 10的虚拟IP地址[LSW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 priority 120  //【默认Master】设置设备SW2优先级为120（默认为100），数值越大越优先(不要和路由优先级搞混了，路由优先级越小越优先）[LSW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 preempt-mode timer delay 3  配置Master设备的抢占时延为3（默认为0，立即抢占），以防频繁进行状态切换[LSW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 track interface g0/0/2 reduced 30  //跟踪上行接口g0/0/2，若端口故障则优先级降低30，换掉主设备(去掉这一行命令也可以，加上是为了熟悉vrrp原理）[LSW2-Vlanif10]q[LSW2]int vlanif 20[LSW2-Vlanif20]ip address 192.168.20.10255.255.255.0[LSW2-Vlanif20]vrrp vrid 20 virtual-ip 192.168.20.1  //vlanif20创建VRRP虚拟路由的标识vrid为20，配置vrid 20的虚拟IP地址[LSW2-Vlanif20]vrrp vrid 20 track interface GigabitEthernet0/0/2 reduced 30 //跟踪上行接口g0/0/2，若端口故障则优先级降低30，换掉主设备[LSW2-Vlanif10]q[LSW2]int Vlanif100[LSW2-Vlanif100]ip address 10.10.10.1255.255.255.252[LSW2-Vlanif100]q[LSW2]int g0/0/1[LSW2-GigabitEthernet0/0/1]p l t[LSW2-GigabitEthernet0/0/1]p t a v a[LSW2-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2[LSW2-GigabitEthernet0/0/2]p l a[LSW2-GigabitEthernet0/0/2]p d v 100[LSW2-GigabitEthernet0/0/2]q[LSW2]ospf 1  //配置OSPF，连接AR1和LSW2、LSW3[LSW2-ospf-1]area 0  //建立area 0，发布直连网段[LSW2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.10.00.0.0.255[LSW2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.20.00.0.0.255[LSW2-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.10.10.00.0.0.3[LSW2-ospf-1-area-0.0.0.0]returnsave

2.4、配置LSW3：

sys[Huawei]sys LSW3[LSW3]u in e[LSW3]vlan batch 10 20 200[LSW3]int vlanif 10[LSW3-Vlanif10]ip address 192.168.10.11 255.255.255.0[LSW3-Vlanif10]vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.1  //vlanif10创建VRRP虚拟路由的标识vrid为10，配置vrid 10的虚拟IP地址[LSW3-Vlanif10]vrrp vrid 10 track interface g0/0/2 reduced 30  //跟踪上行接口g0/0/2，若端口故障则优先级降低30，换掉主设备[LSW3-Vlanif10]q[LSW3]int vlanif 20[LSW3-Vlanif20]ip address 192.168.20.10 255.255.255.0[LSW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 virtual-ip 192.168.20.1  //vlanif20创建VRRP虚拟路由的标识vrid为20，配置vrid 20的虚拟IP地址[LSW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 priority 120  //【默认Master】设置设备SW2优先级为120（默认为100）[LSW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 preempt-mode timer delay 3  配置Master设备的抢占时延为3（默认为0，立即抢占），以防频繁进行状态切换[LSW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 track interface GigabitEthernet0/0/2 reduced 30 //跟踪上行接口g0/0/2，若端口故障则优先级降低30，换掉主设备[LSW3-Vlanif10]q[LSW3]int Vlanif200[LSW3-Vlanif200]ip address 10.10.20.1 255.255.255.252[LSW3-Vlanif200]q[LSW3]int g0/0/1[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]p l t[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]p t a v a[LSW3-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2[LSW3-GigabitEthernet0/0/2]p l a[LSW3-GigabitEthernet0/0/2]p d v 100[LSW3-GigabitEthernet0/0/2]q[LSW3]ospf 1[LSW3-ospf-1]area 0[LSW3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.10.0 0.0.0.255[LSW3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 192.168.20.0 0.0.0.255[LSW3-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.10.20.0 0.0.0.3[LSW3-ospf-1-area-0.0.0.0]returnsave

2.5、配置AR1：

sys[Huawei]sys AR1[AR1]u in e[AR1]vlan batch 300[AR1]int vlanif 300[AR1-Vlanif300]ip address 1.1.1.1255.255.255.252[AR1-Vlanif300]int g0/0/0[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 10.10.10.2255.255.255.252[AR1-GigabitEthernet0/0/0]int g0/0/1[AR1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 10.10.20.2255.255.255.252[AR1-GigabitEthernet0/0/1]q[AR1]ospf 1[AR1-ospf-1]area 0[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 1.1.1.00.0.0.3[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.10.10.00.0.0.3[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]network 10.10.20.00.0.0.3[AR1-ospf-1-area-0.0.0.0]returnsave

3、实验验证

验证连通性，PC1命令行ping 1.1.1.2 -t，PC2命令行 ping 1.1.1.2 -t

结果显示PC1和PC2到Server1的连通性均没有问题。

按照设计思路，默认没有故障的情况下，PC1通过红色路由线路访问Server1，PC2通过蓝色路由线路访问Server1，如下图所示

PC1和PC2命令行tracert 1.1.1.2 跟踪路由，结果显示，PC1通过左侧红色线路访问Server1，PC2通过右侧线路访问Server1，与设计一致。

LSW2使用dis vrrp命令查看vrrp信息，

Virtual Router 10状态是Master，优先级120

Virtual Router 20状态是Backup，优先级是默认的100

当任何一条路由出现故障，PC1和PC2将通过同一条路由访问Service1,如下图所示

现在shutdown掉LSW2的GE 0/0/2口模拟故障，再进行一次路由跟踪，结果显示PC1到Server1的路由已经变更到右边线路。如果右边路由故障，同理PC1和PC2都会切换到左边线路。

LSW2使用dis vrrp命令查看vrrp信息，

Virtual Router 10状态变为Backup，优先级降为90

Virtual Router 20状态仍然是Backup，优先级是默认的100

此时，LSW3使用dis vrrp命令查看vrrp信息，

Virtual Router 20状态是Master，优先级是120

Virtual Router 10状态也变为Master，优先级是默认的100

4、实验总结

通过实验，首先运用OSPF协议实现了网络路由可达；其次配置设备VRRP验证了VRRP协议工作原理；通过提高虚拟路由Priority优先级，可以选择默认路由；通过跟踪端口状态，可以改变虚拟路由的优先级；通过配置2个VRRP组，实现了路由冗余备份，同时也实现了负载分担。