HSRP

简介

HSRP(Hot Standby Router Protocol 热备份路由器协议)是Cisco的专有协议。HSRP把多台路由器组成一个“热备份组”，形成一个虚拟路由器。这个组内只有一个路由器是Active(活动)的，并由它来转发数据包，如果活动路由器发生了故障，备份路由器将成为活动路由器。从网络内的主机来看，网关并没有改变。

HSRP的工作过程：

HSRP路由器利用Hello包来互相监听各自的存在。当路由器长时间没有接收到Hello包时，就认为活动路由器故障，备份路由器就会成为活动路由器。HSRP协议利用优先级决定哪个路由器成为活动路由器。如果一个路由器的优先级比其它路由器的优先级高，则该路由器成为活动路由器。路由器的默认优先级是100。在一个组中，最多有一个活动路由器和一个备份路由器。HSRP路由器发送的组播地址是224.0.0.2，所使用的端口是UDP的1985端口，虚拟MAC地址是：00:00:0C:07:ACxx,其中xx是用来识别HSRP组的。如下图所示：

HSRP所发送的消息有以下三种：

Hello：通知其它路由器发送者的HSRP优先级和状态信息，HSRP路由器默认每3秒发送一个Hello消息。

Hello消息的格式如下：

HSRP消息格式：

各个字段的含义如下：

①版本：指示HSRP的版本信息。

②操作码：用来描述数据包中报文的类型，可能的值为0、1和2，分别表示是Hello、Coup和Resign消息。

③状态：描述发出该报文的路由器的当前状态。有0、1、2、4、8、16六种状态，分别表示为Initial、Listen、Speak、Standby和Active状态。

④Hellotime：只在Hello报文中有意义，表示路由器定时发送Hello报文的时间间隔，以秒为单位。如

果该参数没有在路由器上配置，它可能要从活动路由器上学习获得。默认值为3秒。

⑤Holdtime：只在Hello报文中有意义，用来判断Active路由器处于活动状态的最大时间，如果在该时间范围内没有收到Active路由器发来的Hello报文，则认为Active路由器已经失效，单位为秒，其值至少是Hellotime的3倍。如果该参数没有配置，也同样可以从活动路由器上学习。活动路由器不能从备用路由器学习Hellotime时间和Holdtime时间，它只能继续使用从先前的活动路由器学习来的该值。默认值为10秒。

⑥优先级：该参数用来选择活动和备用路由器，两个具有不同优先级的路由器，优先级高的将成为活动路由器。两个具有相同优先级的路由器，IP地址大的将成为活动路由器。默认优先级为100。

⑦组：用来标记路由器所在的热备份组。对令牌环类型的网络，合法的值是0、1和2，对于其它类型的网络，合法值是0-255。

⑧认证码：包括8个明文的字符作为密码，如果没有配置，默认值为cisco。

⑨虚拟IP地址：用来指定本热备份组的虚拟IP地址，它可以从活动路由器的Hello报文中学习到。如果没有配置该地址，并且Hello报文是需要认识的，那么只能通过活动路由器学习。

Coup：当一个备用路由器变为一个活动路由器时发送一个Coup消息。

Resign：当活动路由器要当机或者当有优先级更高的路由器发送Hello消息时，主动发送一个Resign消息。

HSRP路由器的6中状态：

1.Initial：HSRP还没有运行，一般是在改变配置或端口刚刚启动时进入该状态。

2.Listen：路由器知道虚拟IP地址，但是它既不是活动路由器也不是备用路由器。监听从活动路由器和备用路由器发来的Hello报文。

3.Speak：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。如果选出活动路由和等待路由，则变成监听状态(Listen)。一台路由器只有知道虚拟IP地址，才能进入到speak状态。

4.Standby：处于该状态的路由器是下一个候选的活动路由器，它定时发送Hello报文。

5.Active：处于活动状态的路由器承担转发数据包的任务，这些数据包是发给该组的虚拟MAC地址的。它定时发出Hello报文。

HSRP的2个定时器：

HSRP使用2个定时器：Hello间隔和Hold时间。默认Hello间隔是3秒，默认的Hold间隔是10秒。Hello间隔定义了两组路由器之间交换信息的频率。Hlod间隔定义了经过多长时间后，没有收到其它路由器的信息，则活动路由器或者备用路由器就会被宣告为失败。配置计时器并不是越小越好，虽然计时器越小则切换时间越短。计时器的配置需要和STP等的切换时间相一致。另外，Hold间隔最少应该是Hello间隔的3倍。

一个HSRP组由一台active router,一台standby router及other routers。
1.active router转发指向VIP的数据流，并发送HSRP hello包给所有其它HSRP组成员。(最终处于active state)
2.standby router不转发指向VIP的数据流，发送HSRP hello包给所有其它HSRP组成员，并监控active router的状态。(最终处于standby state)
3.other routers不转发指向VIP的数据流，只监控HSRP hello包,不发送。它们执行普通router的工作，只转发目标为他们自己的分组，不转发目标为VIP的地址。(最终处于listen state)

配置：

R1(config-if)#standby 1 ip 192.168.13.254//启用HSRP功能，创建standby组1，并设置虚拟网关IP地址
R1(config-if)#standby 1 priority 120//设置HSRP的优先级，该值大的会抢占成Active路由器，默认为100

R1(config-if)#standby 1 preempt //设置允许在该路由器优先级是最高时抢占为活动路由器
R1(config-if)#standby 1 timers 3 10 //设置Hellotime为3秒，Holdtime为10秒，默认即为该值
R1(config-if)#standby 1 authentication md5 key-string cisco //配置认证密码

R1(config-if)#standby 1 track s0/0 30 //配置端口跟踪

说明：

①相同组号的路由器属于同一个HSRP组，所有属于同一个HSRP组的路由器的虚拟IP地址必须一致。

②“standby 1 preempt”命令：

1>如果不配置该命令，即使该路由器优先级再高，也不会成为Active路由；

2>如果再配置“standby 1 preempt delay minimum 1000”命令，则会延时1000毫秒才进行抢占。

③Hellotime:路由器每间隔多长时间发送Hello信息；Holdtime:在多长时间内同组的其它路由器没有收到活动路由器的信息，则认为活动路由器发生故障；如果要更改默认值，所有同HSRP组的路由器该项设置必须一致。

④配置认证密码为了防止非法设备加入到HSRP组，并且同HSRP组的密码必须一致。

⑤端口跟踪：如果试验中没有配置s0/0的端口跟踪，当R1的s0/0接口出现问题，R1将没有到达R2的Loopback0接口所在网段的路由。然而R1和R3之间的以太网仍然没有问题，HSRP的Hello包正常发送和接收。因此R1仍然是虚拟网关192.168.13.254的活动路由器，Server的数据仍会发送给R1，这样会造成Server无法ping通R2的Loopback接口。当配置路由跟踪后，端口跟踪使得R1发现s0/0上的链路出现问题后，把自己的优先级(我们设置的为120)减去一个数字(我们设置的为30)，成为了90。由于R3的优先级为默认值100，这样R3就成为了活动路由器，Server的数据包将发往R3。降低的值应该选取合适的值，使得其他路由器能成为活动路由器。

⑥可以使用“standby 1 mac-address”命令修改虚拟MAC地址，系统默认的MAC地址为“0000.0c07.acXX”，“XX”为HSRP的组号。

⑦可以使用“standby 1 name”命令设置HSRP组1的名字，如果没有设置，系统将自动生成。

⑧由于HSRP的两个版本version1和version2不兼容，可以使用“standby version”命令设置HSRP的版本。