【VRRP】虚拟路由器冗余协议

1. VRRP简介

1.1 VRRP概述

• Virtual Router Redundancy Protocol，也即虚拟路由器冗余协议。

• 利用VRRP，一组路由器协同工作，但只有一个处于Master状态，处于该状态的路由器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，该地址被作为局域网内所有主机的缺省网关地址。

虚拟IP地址、MAC地址：用于标示虚拟的路由器，该地址实际上就是用户的默认网关.

• VRRP决定哪个路由器是Master,Master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路由器侦听Master路由器的状态，并在Master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。

1.2 VRRP术语

VRRP路由器：运行VRRP的路由器。一台VRRP路由器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角色。

VRRP组:一个VRRP组由多个VRRP路由器组成，使用相同的VRID ( Virtual Router ID，虚拟路由器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故障后谁来接替，这是VRRP的工作。

虚拟MAC地址：通过VRRP形成的虚拟路由器使用虚拟IP地址和虚拟MAC与网络中的PC进行通信。虚拟MAC的格式如下︰最后1个字节的VRID表示虚拟路由器ID的16进制，例如VRID是1，虚拟MAC地址为00-00-5E-00-01-01.

Master路由器：

• 定时(Advertisement Interval )发送VRRP通告报文，以便向Backup路由器告知自己的存活情况。

• 以虚拟MAC地址响应其他设备对虚拟IP地址的ARP请求。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（接口实际IP地址为虚拟IP地址），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，立即成为Backup。

• 如果收到与自己优先级相等的VRRP报文且本地接口IP地址小于对端接口IP，立即成为Backup.

Backup路由器：

• 接收Master设备发送的VRRP通告报文，判断Master设备的状态是否正常。

• 对虚拟IP地址的ARP请求，不做响应。

• 丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。

• 如果收到优先级和自己相同或者比自己大的报文，则重置Master_Down_Interval定时器，不进一步比较IP地址。

• 如果收到比自己优先级小的报文且该报文优先级是0时，定时器时间设置为Skew_time (偏移时间），如果该报文优先级不是0，丢弃报文，立刻成为Master。

1.3 VRRP在网络中的应用

R2和R3运行VRRP协议，两台路由器在同一个虚拟组;

备份组号为1，虚拟网关IP地址为172.16.1.254/24;

将R2设为备份路由器，R3设为主路由器。

2. VRRP原理

2.1 VRRP的选举

VRRP将局域网的一组路由器（包括一个Master即活动路由器和若千个Backup即备份路由器）组织成一个虚拟路由器，称之为一个备份组。

VRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时由另一台路由器来代替，从而保持通讯的连续性和可靠性。

VRRP优先级不相等时,主备选举过程(参照上图详解所示)：

1.R1的接口VRRP优先级为110，R2的接口VRRP优先级为100，两台设备完成初始化后首先切换至Backup状态。

2.R1与R2根据各自MAS