CCIE试验备考之冗余备份(IRDP)

CCIE 试验备考之冗余备份（ IRDP)

 

冗余备份特性
能够提供冗余备份的机制：
1 ．  IRDP ， ICMP Router Discovery Protocol(ICMP 路由发现协议 )
2 ．  HSRP ， Hot Standby Router Potocol( 热备份路由协议 )
3 ．  VRRP ， Virtual Router Redundancy Potocol( 虚拟路由冗余协议 )
4 ．  GLBP ， Gateway Load Balancing Protocol( 网关负载协议 )
5 ．  Cisco-SLB,Cisco Server Load Balancing

 

第一部分 IRDP
在 ICMP 路由器发现协议 IRDP 中，支持 IRDP 的主机会动态地发现用于访问非本地网络的路由器。 IRDP 支持主机发现路由器。路由器发现数据包会在主机 (IRDP 服务器 ) 和 cisco 路由器（ IRDP 客户端）之间交换。软件还会窃听 RIP 和 IGRP 路由更新，并从更新中推断出路由器的位置，而主机并不会真正的检查和存储路由设备发出的完整的路由表，只是记录下来哪些系统在发送这样的数据而已。
在使用一组 cisco 路由器的 LAN 网段中，可以任意组合配置 RIP 、 IGRP 和 IRDP3 种协议。 Cisco 推荐尽可能地使用 IRDP ，以为他支持设定每台路由器的优先级和超时时间。
通过发现的每台设备都会成为候选的缺省网关，然后对候选表进行扫描，并在下列 3 种情况下选择一个新的优先级最高的路由器：
1 ）   当发现了比当前缺省路由器优先级最高的路由器时（每 5 分钟扫描一次候选路由表）
2 ）   认为当前路由器出现了故障时
3 ）   由于大量的重传，某个 TCP 连接操时， IRDP 会清空 ARP 缓存和 ICMP 重定向缓存的内容，并在查找到达目的端的路由时使用新的缺省路由器
运行 IRDP 时，主机会加入 “ 全部设备 ”IP 组播组（ 224.0.0.1 ）并开始监听 IRDP 客户端（路由器）发送该组的路由器通告。为了减少接口初始化的延迟时，主机也可以发送路由器请求消息到 ” 全部路由器 ”IP 组播地址（ 224.0.0.2 ），路由器会发出 “ 路由器通告 ” 进行响应，保证了主机能立即发现缺省网关。
通告每隔 7-10 分钟发送一次，而默认的生命周期为 30 分钟。 IRDP 有两个独立的时间间隔：最小的和最大的通告间隔。所有主动提供的通告的发送间隔都在这两个值指定的范围之内。

配置方法：
第一步：接口模式下使能 IRDP
        ip irdp
第二步：指定优先级别
        ip irdp preference 优先级别
        缺省的优先级别为 0 ，值越大优先级别越高
其他配置：
A)  通常情况下，对通告是进行广播，要让 IRDP 使用到 224.0.0.1 的组播来代替广播，可以使用命令：接口模式下
    ip irdp multicast
B)  修改生命周期 holdtime
    ip irdp holdtime 秒数
    秒数为 4-9000 ，默认为 1800 秒， 30 分钟
C)  修改最大通告时间
     ip irdp maxadvertinterval 秒数
     秒数为 4-1800 秒，默认为 600 秒
D)  修改最小通告时间
     ip irdp minadvertinterval 秒数
     秒数为 3-1800 秒，默认为 450 秒

案例：
R1#config termi
R1(config)#int e0
R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
R1(config-if)#ip irdp preference 2147483647
R1(config-if)#no shut
R1#show ip irdp e0
Ethernet0 has router discovery enabled
Advertisements will occur between every 450 and 600 seconds.
Advertisements are sent with broadcasts.
Advertisements are valid for 1800 seconds.
Default preference will be 2147483647.
--------------------------------------------------------------------
R2(config)#inter e0
R2(config-if)#ip addr 192.168.1.2 255.255.255.0
R2(config-if)#ip irdp preference -2147483647
R2(config-if)#no shut

r2#show ip irdp e0
Ethernet0 has router discovery enabled
Advertisements will occur between every 450 and 600 seconds.
Advertisements are sent with broadcasts.
Advertisements are valid for 1800 seconds.
Default preference will be -2147483647.
---------------------------------------------------------------------
我们应用 R3 作为一个 dhcp 服务器，配置两个默认网关
r3(config)#ip dhcp pool cisco
r3(dhcp-config)#network 192.168.1.0 255.255.255.0
r3(dhcp-config)#default-router 192.l168.1.1 192.168.1.2
---------------------------------------------------------------------
路由器 4 作为客户端进行检测
r4(config)#interface e0
r4(config-if)#ip address dhcp
---------------------------------------------------------------------
我们模拟将 r1 停止
r4 检测
*Mar  1 09:46:43.421: ICMP: rdp advert rcvd type 9, code 0, from 192.168.1.2
*Mar  1 09:47:01.421: ICMP: rdp advert rcvd type 9, code 0, from 192.168.1.2
*Mar  1 09:47:15.421: ICMP: rdp advert rcvd type 9, code 0, from 192.168.1.2
*Mar  1 09:47:34.421: ICMP: rdp advert rcvd type 9, code 0, from 192.168.1.2
r2 上
*Mar  1 05:03:58.378: ICMP: src=192.168.1.2, dst=255.255.255.255, irdp advertisement sent
*Mar  1 05:03:58.382: IRDP: entries=1, size=2, lifetime=30, bytes=36
*Mar  1 05:03:58.382: IRDP: address=192.168.1.2 preference=0
案例：
CCIE-LAB(V142)
题目要求：
在 VLANC 上的主机不想配置第二个网关，不允许使用 HSRP ，使得 VLANC 的主机优选 R6 的 E0 端口地址为首选网关，其次选 R5 的 Fa0/0 端口地址为最后网关。
VLAN C   R5-F0/0    R6-EO
配置：
R6
   configure terminal
   interface e0
ip irdp
ip irdp preference 2147483647
R5
   configure terminal
   interface f0/0
ip irdp
ip irdp preference -2147483647

 

 

 

CCIE 试验备考之冗余备份（ HSRP)

 

第二部分   HRRP 热备份路由协议
多台路由器组成一个 “ 热备份组 ” ，用来模拟为一个虚拟的路由器（拥有虚拟的 IP 地址和虚拟的 MAC 地址），在一个备份组中，只有一台路由器作为活动路由器发送数据包，只有当活动路由器失效后，将选择一台备份路由器才能成为活动路由器转发数据包，但对于网络中的主机来说，虚拟路由器并没有发生任何改变。
HSRP 有三种广播包 :
1 ）  Hello 包， hello 消息通知其他路由器发送路由器的 HSRP 优先级和状态信息， HSRP 路由器，默认为每 3 秒钟发送一个 hello 消息；可以修改这个参数。
2 ）  Coup 包，当一个备用路由器变为一个主动路由器时发送一个 coup 消息。
3 ）  Resign 包，当主动路由器要宕机或者当有优先级更高的路由器发送 hello 消息时，主动路由器发送一个 resign 消息。

HSRP 状态类型：
1 ）  Initial 初始化， HSRP 启动时的状态， HSRP 还没有运行，一般是在改变配置或端口刚启动时进入该状态。
2 ）  Learn 学习状态，路由器已经得到了虚拟 IP 地址，但是它既不是活动路由器也不是备份路由器。它一直监听从活动路由器和备份路由器发来的 HELLO 报文。
3 ）  Listen 监听状态，路由器正在监听 hello 消息。
4 ）  Speak 对话状态，在该状态下，路由器定期发送 HELLO 报文，并且积极参加活动路由器或等待路由器的竞选。
5 ）  Standby 被动状态，当主动路由器失效时路由器准备接包传输功能。
6 ）  Active 活动状态，路由器执行包传输功能。

HSRP 路由器体系
1 ）活动路由器，负责转发发送到虚拟路由器的数据。它通过发送 HELLO 消息（基于 UDP ，端口号为 1985 的广播）来通告它的活跃状态
2 ）备份路由器，监视 HSRP 组中的运行状态，并且在当前活跃路由器不可用时，迅速承担起负责数据转发的任务。备份路由器也发送 HELLO 消息来通告组中其他的路由器它备份路由器的角色。
3 ）   虚拟路由器，向最终的用户来代表一台能持续工作的路由器设备。它有自己的 MAC 和 IP 地址。但是实际上它是不用来转发数据包，它的作用仅仅是代表一台可用的路由设备。
虚拟 MAC 地址组成：
Vendor ID: 厂商 ID ，构成 MAC 地址的头 3 个字节
HSRP 代码：表示该地址是 HSRP 虚拟路由器的。 XX07.acxx
组 ID ：最后一个字节是组 ID ，由组号组成
如我们可以通过命令 :show ip arp 命令查看
       0000 ． 0007 ． ac01
4 ）其他路由器，也监听 HELLO 消息，但是不作应答，这样它就不会在备份组有身份的概念，同时它也不参与发送到虚拟路由器的数据包，但是还是转发其他路由器发来的数据包。

选举过程
1 ）   默认情况下，优先级为 100 ，这时 MAC 地址最小的成为活动路由器
2 ）   当活动路由器失效后，备份路由器替代成为活动路由器，当活动和备份路由器都失效后，其他路由器将参与活动和备份路由器的选举工作
a)  优先级高的成为活动路由器，默认为 100 ，取值为 0~255
b)  优先级别相同时，接口 IP 地址高的将成为活动路由器

 

HSRP 的抢占 Preempt 技术
HRSP 技术能够保证优先级高的路由器失效恢复后总能处于活动状态。活动路由器失效后，优先级最高的备用路由器处于活动状态，如果没有使用 preempt 技术，则当活动路由器恢复后，只能处于备用状态，先前的备用服务器代替其角色处于活动状态，直到下一次选举发生。

HSRP 的端口跟踪 track 技术
如果所监测的端口出现故障，则也可以进行路由器的切换。如果主路由器上有多条线路被跟踪，则当一条线路出现故障时，就会切换到备份路由器上，即使其他都线路正常工作，直到主路由器该线路正常工作，才能重新切换回来。接口跟踪使得能够根据 HSRP 组路由器的接口是否可用，来自动调整该路由器的优先级。当被跟踪的接口不可用时，路由器的 HSRP 优先级将降低。 HSRP 跟踪特性确保当 HSRP 活跃路由器的重要入站接口不可用时，该路由器不再是活跃路由器。

多组 HSRP
为了方便负载均衡，同一台路由器可以是同一个网段或 VLAN 中多个 HSRP 备用组的成员。配置多个备用组可进一步提高冗余性，在网络中均衡负载，提高冗余路由器的使用率。路由器在为一个 HSRP 组转发通信流的同时，可以在另一个 HSRP 组中处于备用或监听状态。每个备用组都模拟一个虚拟路由器。在 VLAN 或接口上，最多可以有 255 个备用组
   如下图，路由器 A 和路由器 B 都是 HSRP 组 1 和 2 的成员，然而，路由器 A 是 HSRP 组 1 的活跃路由器和 HSRP 组 2 的备用路由器；而路由器 B 是 HSRP 组 2 的活跃路由器和 HSRP 组 1 的备用路由器。
 

配置过程：
默认配置
特性        默认配置
--------------------------------
HSRP 组                 未定义
备用组编号          0
备用组 MAC 地址          0000.0c07.acXX ， XX 是 HSRP 组号
优先级                  100
延时                  0 （没有延时）
跟踪端口的优先级  10
HELLO 时间          3 秒
HOLD 时间          10 秒

配置要求：
1 ．  HSRP 最多可以配置 32 个 VLAN 或路由接口
2 ．   配置接口必须是 3 层接口
路由接口：接口使用 no switchport ，并且配置 ip 地址
SVI( 交换虚拟接口 ) ：使用命令 interface vlan vlan 号
3 层以太网通道 (EtherChannel)
3 ． 所有 3 层接口都必须配置 IP 地址

配置 HSRP
1 ） 进入全局模式    configure terminal
2 ） 进入接口模式    interface 接口
3 ） 使能 HSRP ，指定热备份组的组号和虚拟 IP 地址
    standby 组号 ip IP 地址
    组号：取值为 0-255 ，如果是一个备用组，可以不输入组号，默认为 0
    ip 地址：是虚拟的 Ip 地址，不能为接口上的地址
4 ） 指定备用组的优先级别
    standby 组号 priority 优先级别
    优先级：取值为 1-255 ，默认为 100 ，数值越大级别越高
5 ） 指定抢占模式，当活动路由器失效后，备份路由器马上替换为活动路由器，不需要时间等待（ hold time ）
     standby 组号 preempt [delay 秒数 ]
  d  elay ：取值为 0-3600 （ 1 小时）
6 ） 设置端口跟踪（可选）
    standby 组号 track 端口号 降低的优先级别
    降低的优先级别：默认为 10
7 ） 人工指定虚拟 mac 地址（可选）
    standby 组号 mac mac 地址
8 ） 使用实际接口的 mac 地址（可选 , 只有 25 系列路由器使用）
    standby 组号 use-bia
9 ） 配置认证（可选）
    standby 组号 authentication mode text 密码
    密码 : 密码是明文，默认为 cisco
    注意：对于 IOS12.3 以上的版本中， HSRP 支持 MD5 的认证，具体配置命令为
    standby 组号 authentication md5 key-string 密码
10 ）配置 HSRP 时间（可选）
    standby 组号 timers hello 秒数 hold 秒数
    hello 秒数：取值为 1-255 ，默认为 3 秒
    hold 秒数：取值为 1-255 ，默认为 10 秒， hold time= 3*hello time

检验和调试：
检验：
    show standby [ 接口 [ 组 ]][active|init|listen|standby][brief]
如：
    show standby Ethernet0 init brief
调试：
    debug standby ：显示所有的 HSRP 错误、事件和数据包
    debug standby terse : 显示除 hello 和通告以外的所有 HSRP 错误、事件和数据包
    debug standby events detail: 显示 HSRP 事件
    debug standby error: 显示 HSRP 错误
    debug standby packets [advertise|coup|hello|resign][detail]
案例：
sw1(config)#int vlan 10
sw1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
sw1(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.254
sw1(config-if)#standby 1 priority 110
-----------------------------------------------------
sw2(config)#int vlan 10
sw2(config-if)#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
sw2(config-if)#standby 1 ip 192.168.1.254
sw2(config-if)#standby 1 priority 100
------------------------------------------------------
SW1#show standby
Vlan10 - Group 1
  State is Active
    2 state changes, last state change 00:02:38
  Virtual IP address is 192.168.1.254
  Active virtual MAC address is 0000.0c07.ac01
    Local virtual MAC address is 0000.0c07.ac01 (v1 default)
  Hello time 3 sec, hold time 10 sec
    Next hello sent in 0.124 secs
  Preemption enabled
  Active router is local
  Standby router is 192.168.1.2, priority 100 (expires in 7.992 sec)
  Priority 110 (configured 110)
  IP redundancy name is "hsrp-Vl10-1" (default)
---------------------------------------------------------
SW2#show standy
Vlan10 - Group 1
  State is Standby
    1 state change, last state change 00:02:32
  Virtual IP address is 192.168.1.254
  Active virtual MAC address is 0000.0c07.ac01
    Local virtual MAC address is 0000.0c07.ac01 (v1 default)
  Hello time 3 sec, hold time 10 sec
    Next hello sent in 0.328 secs
  Preemption enabled
  Active router is 192.168.1.1, priority 110 (expires in 9.456 sec)
  Standby router is local
  Priority 100 (default 100)
  IP redundancy name is "hsrp-Vl10-1" (default)
SW1#show stan brie
                     P indicates configured to preempt.
                     |
Interface   Grp Prio P State    Active          Standby         Virtual IP    
V10           1   110  P Active   local           192.168.1.2     192.168.1.254 

多组 HSRP 备用组
 
Router A Configuration
Switch# configure terminal
Switch(config)# interface gigabitethernet0/1
Switch(config-if)# no switchport
Switch(config-if)# ip address 10.0.0.1 255.255.255.0
Switch(config-if)# standby 1 ip 10.0.0.3
Switch(config-if)# standby 1 priority 110
Switch(config-if)# standby 1 preempt
Switch(config-if)# standby 2 ip 10.0.0.4
Switch(config-if)# standby 2 preempt
Switch(config-if)# end
Router B Configuration
Switch# configure terminal
Switch(config)# interface gigabitethernet0/1
Switch(config-if)# no switchport
Switch(config-if)# ip address 10.0.0.2 255.255.255.0
Switch(config-if)# standby 1 ip 10.0.0.3
Switch(config-if)# standby 1 preempt
Switch(config-if)# standby 2 ip 10.0.0.4
Switch(config-if)# standby 2 priority 110
Switch(config-if)# standby 2 preempt
Switch(config-if)# end

案例：
CCIE-LAB(V160)
题目要求：
Configure HSRP on R3 and R4 for hosts on VLAN A ： Carefully read the requirements ：
There are 10 hosts on VLAN A 。 5 Windows PC’s and 5 Unix workstations
The Windows PC’s are configured to use 160.YY.10.50 as their default gateway
The UNIX workstations are configured to use 160.YY.10.100 as their default gateway
R3 is the preferred router for Windows users.
R4 is the prefered router for Unix users.
If the frame relay connection on R3 goes down ， then R4 becomes the preferred router for all users 。
If the frame relay connection on R4 goes down ， then R3 becomes the preferred router for all users 。
Once either R3 or R4 recover from a failure then the network must operate as outined
above ， I.e Each router must resume their original role 。
 
配置：
R3
   config termi
   interface f0/0
   standby 1 ip 160.11.10.50
   standby 1 priority 110
   standby 1 track s0/0  20
   standby 1 preempt
   standby 2 ip 160.11.10.100
   standby 2 preempt
R4
   config termi
   interface f0/0
   standby 1 ip 160.11.10.50
   standby 1 preempt
   standby 2 ip 160.11.10.100
   standby 2 priority 110
   standby 2 track s0/0  20
   standby 2 preempt

Trunk 链路上的 HSRP
此项功能能通过在子网和 VLAN 间提供负载均衡和冗余能力提高整个网络的韧性。我们可以实现通过两个路由器来实现在干道上的互为活跃 / 备份路由器。我们只要设置一下他们在 HSRP 中的优先级就可以实现。
配置步骤：
1 ．   定义封装类型和 vlan
如：
interface f0/0.10
encapaulation isl 10
interface f0/0.20
encapaulation isl 20
        2. 分配 IP 地址
          如：
interface f0/0.10
ip address 10.10.10.2 255.255.255.0
interface f0/0.20
ip address 10.10.20.2 255.255.255.0
        3. 启动 HSRP
          如：
inteface f0/0.10
standby 1 ip 10.10.10.254
standby 1 priority 105
standby 1 preempt
interface f0/0.20
standby 2 ip 10.10.20.254
standby 2 priority 90

新： HSRP2
在 CISCO IOS 12.3 以上的版本中， HSRP 支持 V2 的版本。 HSRP V2 和 HSRP V1 命令上没有什么不同，只是 HSRP V2 所支持的组号进行了扩展， HSRP V1 只支持 0-255 个组，而 HSRP V2 可以支持 0-4095 个组，主要是应用在它可以支持匹配在子接口上的 VLAN 号（扩展的 VLAN 可以支持到 4094 个）
HSRP V1 和 HSRP V2 不能同时在一个接口上启用，但是在同一台路由器上的不同接口上，可以应用不同版本的 HSRP
配置过程：
1 ） 进入全局模式    configure terminal
2 ） 进入接口模式    interface 接口
3 ） 启用 HSRP 版本 2
  standby version 2
4 ）   配置 HSRP
  standby 组号 ip ip 地址
  组号：取值范围 0-4095
案例：
RouterA#configure terminal
RouterA(config)#interface f0/0        
RouterA(config-if)#standby version 2                 
RouterA(config-if)#standby 4095 ip 10.1.1.1          
RouterA(config-if)#standby 4095 timers msec 15 msec 50
RouterA(config-if)#standby 4095 priority 200         
RouterA(config-if)#standby 4095 preempt              
-----------------------------------------------------------
RouterB#configure terminal
RouterB(config)#interface f0/0        
RouterB(config-if)#standby version 2                 
RouterB(config-if)#standby 4095 ip 10.1.1.1          
RouterB(config-if)#standby 4095 timers msec 15 msec 50
RouterB(config-if)#standby 4095 preempt              
------------------------------------------------------------
RouterA#show standby
FastEthernet0/0 - Group 4095 (version 2)
  State is Active
    2 state changes, last state change 00:11:47
  Virtual IP address is 10.1.1.1
  Active virtual MAC address is 0000.0c9f.ffff
    Local virtual MAC address is 0000.0c9f.ffff (v2 default)
  Hello time 15 msec, hold time 50 msec
    Next hello sent in 0.007 secs
  Preemption enabled
  Active router is local
  Standby router is 10.1.1.3, priority 100 (expires in 0.030 sec)
  Priority 200 (configured 200)
  IP redundancy name is "hsrp-Fa0/0-4095" (default)