VRRP协议原理与配置华为数通HCIP-USB迷|专注于互联网分享

2023年12月20日发(作者：莘空)

单网关的缺陷：单点故障

多网关：可实现网关的备份，但网关间IP地址冲突；主机会频繁切换网络出口

VRRP协议：虚拟路由器冗余协议

作用：

在不改变组网的情况下，将多台路由器虚拟成一个虚拟路由器，通过配置虚拟路由器的IP地址为默认网关，实现网关的备份，解决多个网关之间互相冲突的问题

版本：

VRRPv2：仅适用于IPv4网络（常用，默认）

VRRPv3：适用于IPv4和IPv6两种网络

报文：

只有一种：Advertisement报文；其目的IP地址是224.0.0.18，目的MAC地址是01-00-5e-00-00-12，协议号是112

基本架构：

VRRP路由器（VRRP Router）：运行VRRP协议的设备

虚拟路由器（Virtual Router）：VRRP备份组，一个Master设备和多个Backup设备组成，当作一个共享局域网内主机的缺省网关

Master路由器（Virtual Router Master）：承担转发报文任务的VRRP设备

Backup路由器（Virtual Router Backup）：一组没有承担转发任务的VRRP设备，Master设备故障时，它们将通过竞选成为新的Master设备

Priority：设备在备份组中的优先级，取值范围是0～255。0表示设备停止参与VRRP备份组，使备份设备尽快成为Master设备，不必等计时器超时；255则保留给IP地址拥有者，无法手工配置；设备缺省优先级值是100

vrid：虚拟路由器的标识，手工指定，范围1-255

虚拟IP地址(Virtual IP Address)：虚拟路由器的IP地址，一个虚拟路由器可以有一个或多个IP地址，由用户配置

IP地址拥有者（IP Address Owner）：一个VRRP设备将真实接口IP地址配置为虚拟路由器IP地址，则该设备为IP地址拥有者。如果IP地址拥有者是可用的，则它将一直成为Master

虚拟MAC地址（Virtual MAC Address）：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，格式为：00-00-5E-00-01-{vrid}

状态机：Initialize（初始状态）、Master（活动状态）、Backup（备状态）

状态转换：

Initialize->Master：Startup priority=255；

Initialize->Backup：Startup priority！=255；

Master->Initialize：设备关闭；

Master->Backup：收到比自己优先级更高的数据包；

Backup->Initialize：设备关闭；

Backup->Master：在超时时间内没有收到VRRP通告报文或者收到通告报文原Master优先级为0，或者收到的通告报文中的原Master优先级比自己的优先级低

VRRP主备备份工作过程：

1.选举出Master

VRRP备份组中的设备据优先级选举出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

选举规则：

比较优先级，优先级高为Master设备(以大为优)

优先级相同时，若存在Master，保持其Master身份

若不存在，接口IP地址较大的设备为Master设备

设备状态的通告（VRRP备份组状态维持）

Master设备周期性地发送VRRP通告报文，在VRRP备份组中公布其配置信息（优先级等）和工作状况

Backup设备通过接收到的VRRP报文来判断Master设备是否工作正常

Master设备主动放弃Master地位（如Master设备退出备份组）时，会发送优先级为0的通告报文，用来使Backup设备快速切换成Master设备，而不用等到Master_Down_Interval定时器超时。这个切换的时间称为Skew_Time，计算方式为：（256－Backup设备的优先级）/256，单位为秒

当Master设备发生网络故障而不能发送通告报文的时，Backup设备不能立即知道其工作状况。等到Master_Down_Interval定时器超时后，才认为Master设备无法正常工作，从而将状态切换为Master。其中，Master_Down_Interval定时器取值为：3×Advertisement_Interval＋Skew_Time，单位为秒

VRRP主备路由器切换过程：

发生故障，则主备切换

当组内的备份设备一段时间（Master_Down_Interval定时器取值为：3×Advertisement_Interval＋Skew_Time，单位为秒）内没有接收到来自Master设备的报文，将自己转为Master设备

一个VRRP组里有多台备份设备时，设备对收到的VRRP报文中的优先级与本地优先级做比较，取优先级高的设备成为Master

设备的状态变为Master后，立刻发送免费ARP来刷新交换机上的MAC表项，从把用户的流量引到此设备上来，整个过程对用户完全透明

2.原Master故障恢复，则主备回切

抢占模式（Preemption Mode）：控制具有更高优先级的备用路由器是否能够抢占具有较低优先级的Master路由器（不看接口IP），使自己成为Master。缺省为抢占模式

注意：如果IP地址拥有者是可用的，则它总是处于抢占的状态，并成为Master设备

抢占延时（Delay Time）：抢占延迟时间，默认为0，即立即抢占

VRRP故障：

master设备或下行链路故障后会引起VRRP主备切换

上行链路故障不会引起VRRP主备切换（上行链路出现故障时，VRRP无法进行感知，不会进行主备切换，导致业务中断）

解决：利用VRRP的联动功能监视上行接口或链路故障，主动进行主备切换

VRRP负载分担：多个VRRP备份组同时承担业务转发

配置：

主备备份：

Master设备：

vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10 //配置vrid1中的虚拟IP地址。

vrrp vrid 1 priority 120 //配置在vrid1中的优先级为120，其他设备优先级未手动指定，缺省为100，则本设备为Master。

vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 20 //配置Master设备的抢占时延为20秒

vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/0 reduce 30 //跟踪上行接口G0/0/0的状态，如果端口出现故障，则Master设备VRRP优先级降低30

Backup设备：

vrrp vrid 1 virtual-ip 10.0.0.10 //配置vrid1中的虚拟IP地址

负载分担：在主备备份基础上

VRRP的Master选择机制不完全只参考IP地址的大小，主要分如下两种情况。

（1）如果两台设备都处于VRRP Master状态，这时候要选举出一台为Master，选举的原则是：首先看优先级，优先级高的为Master；如果优先级相同，再比较IP，IP大的为Master。

（2）如果一台设备为Master、另一台为Backup，Backup设备收到通告报文后，在抢占使能的情况下，会比较优先级，如果Backup发现自己的优先级比Master还高，会抢占；如果Backup的优先级比Master低或者相等，不会抢占。如果Backup设备没有使能抢占，也不会抢占。（注意，这种情况不会比较IP地址的大小了，优先级相同不会抢占）