VRRP——Master选举

原创最新推荐文章于 2026-10-22 09:18:55 发布 1.6w 阅读 AI写同款

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VRRP

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vrrp工作原理及案例 VRRP（ Virtual Router Redundancy Protocol ，虚拟路由冗余协议）是一种容错协议。VRRP根据优先级来确定备份组中每台路由器的角色（Master路由器或Backup路由器）。优先级越高，则越有可能成为Master路由器。缺省优先级为100本文介绍了vrrp的作用和工作原理。vrrp主要是做出口网关的备份保证出口网关的高可用性。在设置中主路由器和备份路由器的接口优先级一定要设置正确，才能正常的工作。阅读详情

AI摘要

本文深入解析VRRP路由冗余协议的工作原理，包括Master路由器选举流程、Backup路由器行为、故障检测机制以及VRRP监视功能。通过实例展示如何在不同场景下配置VRRP，确保网络的高可用性和负载均衡。

Master路由器选举原理

在一个VRRP组中，正常情况下只能存在一台Master路由器。VRRP根据优先级和IP地址来决定哪台路由器充当Master。

VRRP优先级的范围是0~255，优先级的值越大，则路由器越有可能成为Master，其中0及255是两个特殊的优先级，不能被直接配置。
当路由器的接口IP地址与VRRP虚拟IP地址相同时，它的优先级将自动变成最大值255，此时该路由器被称为IP地址拥有者(IP Address Owner)，该路由器自动升级为master路由器。0是另一个特殊的优先级，它会出现在Master路由器主动放弃Master角色时，比如当接口的VRRP配置被手工删掉时，该Master路由器会立即发送一个优先级为0的VRRP报文，用来通知网络中的Backup路由器。

Master路由器选举过程

当一个激活了VRRP的接口Up之后，如果接口的VRRP优先级为255，那么其VRRP状态将直接从Initialize切换到Master，而如果接口的VRRP优先级不为255，则首先切换到Backup状态，然后再视竞争结果决定是否能够切换到Master状态。
如果在同一个广播域的同一个VRRP组内出现了两台Master路由器，那么它们收到对方发送的VRRP通告报文之后，将比较自己与对方的优先级，优先级的值更大的设备胜出，继续保持Master状态，而竞争失败的路由器则切换到Backup状态。如果这两台Master路由器的优先级相等，那么接口IP地址更大的路由器接口将会保持Master状态，而另一台设备则切换到Backup状态。
一个网络在稳定运行时，同一个VRRP组内不会同时出现两台Master路由器。

Master、Backup路由器行为

处于Master状态的路由器会周期性地发送VRRP通告报文，并在报文中描述自己的VRRP优先级、IP地址等信息。
同一个广播域中、同一个VRRP组的Backup路由器会侦听这些报文。
如果此时网络中新出现了一台Backup路由器(其优先级高于当前Master路由器)，激活了抢占功能，那么它会忽略收到的VRRP报文，并且切换到Master状态，同时发送自己的VRRP报文并在报文中描述其优先级等信息，而此前的Master路由器在收到了该VRRP报文后，则切换到Backup状态。

Master路由器选举示例

如下图所示，PC、R1、R2连接在同一台交换机上，它们都处于同一个广播域中。
在这里插入图片描述

链路正常时，流量通过R1转发

（1）若R1率先启动，其GE0/0/0接口的VRRP首先进入Initialize状态，当接口UP后，其VRRP状态将从Initialize切换到Backup，并且在Master_Down_Timer定时器超时后，自动切换到Master状态，R1将成为Master路由器：

R1会立即发送一个免费ARP广播报文，PC在收到这个ARP报文后，就获悉了虚拟IP地址(192.168.27.254 )与虚拟MAC地址(0000-5e00-011b)的对应关系，
其次交换机也会学习到关于该虚拟MAC地址的MAC表项，
之后R1将以1秒为间隔，周期性地发送VRRP通告报文（携带VRRP优先级和VRRP接口地址）。

（2）R2开始工作后，它的GE0/0/0接口将从Initialize状态切换到Backup状态，并且会收到R1所发送的VRRP报文，从这些报文中，它能够知道对方的VRRP优先级，比较之后，发现自己的优先级小于对方的优先级，因此它将其VRRP状态保持在Backup。

（3）现在PC要发送数据给外部网络，由于目的IP地址并不在本地网段中，因此它将数据包发往自己的默认网关，也就是192.168.27.254。-- 先查询ARP表后，它发现网关的IP地址对应的MAC地址为000-5e00-011b，于是为报文封装以太网帧头，该数据帧的目的MAC地址是0000-5e00-011b。

然后将数据帧被发往交换机，交换机查询MAC表后，将该帧从相应的接口转发给R1。
最后R1收到数据包，查询路由表后将数据转发到外部网络。

链路故障时，流量通过R2转发

（4）当R1与交换机的互联链路发生故障时：

R2将无法再收到前者发送的VRRP报文，在Master_Down_Timer超时后，R2将VRRP状态切换到Master，它会成为了新的Master路由器
R2会立刻从GE0/0/0接口发送一个免费ARP报文，交换机收到报文之后，会刷新交换机的MAC地址表，VRRP虚拟MAC地址000 -5e00-011b的表项会关联到新的接口上，后续PC发往该目的MAC地址的数据帧将被引导至R2。整个过程对于PC而言是无感知的。

链路恢复正常时，流量继续通过R1转发

（5）接下来，R1及其与交换机的互联链路从故障中恢复：

R1的GE0/0/0接口的VRRP状态将从Initialize切换到Backup，
R1将收到R2发送的VRRP报文，并发现对方的优先级比自己更低，此时如果R1激活了抢占功能，那么它会忽略R2所发送的VRRP报文，并且将VRRP状态切换到Master。（缺省情况下VRRP的抢占功能就处于激活状态，而且抢占的延迟时间为0秒，也就是立即执行抢占）
并且从GE0/0/0接口发送一个免费ARP报文(用于刷新交换机的MAC地址表项)，并开始从GE0/0/0接口发送VRRP报文。（经过上述过程后，R1成为新的Master路由器。当然，如果R1没有激活抢占功能，那么它将保持Backup 状态。）

（6）R2在收到R1发送的VRRP报文后，发现自己的优先级比对方更低，因此它从Master状态切换到Backup状态。

引入问题1

如下图所示的网络拓扑，R1的GE0/0/1接口或者该接口所连接的上行链路发生故障的话，缺省时VRRP是无法感知的，因此R1的GE0/0/0接口依然在该VRRP组中处于Master状态，PC到达外部网络的上行数据还是会被牵引至R1，但是此时R1己经丢失了与外部网络的连通性，数据包将在这里被丢弃。
在这里插入图片描述

解决方法

在R1上部署VRRP监视(Track)功能，通过这个功能来监视上行接口GE0/0/1，当R1感知到这个接口的状态切换到Down时，会自动将VRRP的优先级减去一个值，从而“退位让贤”。

示例

比如在R1上部署的配置中，vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/1 reduced 30命令用于配置监视功能，这条命令被配置后，R1将会监视其GE0/0/1接口，如果该接口的状态变为Down(无论是协议状态还是物理状态)，那么VRRP优先级将被立即减去30，变为
90。
R1将在其从GE0/0/0接口发送出去的VRRP报文中携带这个新的VRRP优先级。
当R2收到R1发送的VRRP报文后，它意识到自己的优先级(100)比对方更高，由于抢占功能缺省已激活，因此它将自动切换到Master状态，成为新的Master路由器并发送自己的VRRP报文，而R1则会在收到R2发送的VRRP报文后切换到Backup状态。