VRRP的原理

目录

1. VRRP概述

2. VRRP术语

   2.1 虚拟MAC地址

   2.2 VRRP状态机

3.VRRP的工作原理

4.实验习题

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(同一个LAN中的接口）协同工作，但只有一个处于Master状态，处于该状态的路由器（的接口）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地址，该地址被作为局域网内所有主机的缺省网关地址。
          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lP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。

 

2. VRRP术语

（1）VRRP路由器:
        运行VRRP的路由器。一台VRRP路由器（的接口）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。
（2)VRRP组:
        一个VRRP组由多个VRRP路由器组成，使用相同的VRID ( Virtual Router lD，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,
一个VRRP组中只能有一个Master。
（3)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，只需知追虚队类团C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。

（4)虚拟IP地址、MAC地址：
     ①虚拟IP地址就是虚拟路由器的IP地址，该地址实际上就是用户的网关地址。
     ② 虚拟MAC地址是虚拟路由器根据VRID生成的MAC地址。一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址。

2.1 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-O0-01-0。

2.2 VRRP状态机

      VRRP协议的状态共有三种，分别是lnitialize,Master，Backup，初始状态都是lnitialize，通过比较优先级产生Master和iBackup，在规定时间内，Backup若没有收到Master发来的心跳报文，将切换为Master。

（1）lnitialize

     设备启动时进入此状态，当收到接口Startup的消息，将转入Backup或Master状态(IP地址拥有者的接口优先级为255，直接转为Master)。在此状态时，不会对VRRP报文做任何处理。

（2） Master     

当路由器处于Master状态时，它将会做下列工作：

      1.定期发送VRRP报文。

      2.以虚拟MAC地址响应对虚拟IP地址的ARP请求。虚拟路由器封装的时候都封装虚拟路由器的mac地址。

      3.转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。

      4.如果它是这个虚拟IP地址的拥有者，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。

      5.如果收到比自己优先级大的报文则转为Backup状态。

      6.如果收到优先级和自己相同的报文，并且发送端的主机IP地址比自己的主IP地址大，则转Backup状态。

      7.当接收到接口的Shutdown事件时，转为Initialize。

 （3）Backup

当路由器处于Backup状态时，它将会做下列工作：

       1.接收Master发送的VRRP报文，判断Master的状态是否正常。

       2.对虚拟IP地址的ARP请求，不做响应。

       3.丢弃目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。

       4.丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。

       5.Backup状态下如果收到比自己优先级小的报文时，丢弃报文，不重置定时器；如果收到优先级和自己相同的报文,则重置定时器,不进一步比较IP地址。

       6.当Backup接收到MASTER_DOWN_TIMER定时器超时的事件时，才会转为Master。

       7.当接收到接口的Shutdown事件时，转为Initialize。

3.VRRP的工作原理

      （1）VRRP组中的设备选举出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。
      （2）Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文。
      （3）如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的Backup设备重新选举新的Master。
      （4） VRRP组状态切换时，Master设备由一台设备切换为另外一台设备，新的Master设
备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文刷新与它连接的主机或设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来，整
个过程对用户完全透明。
      （5）原Master设备故障恢复时，若该设备为IP地址拥有者（则其优先级为255），将直
接切换至Master状态。若该设备优先级小于255，将首先切换至Backup状态，且其优
先级恢复为故障前配置的优先级。
     （6）Backup设备的优先级高于Master设备时，由Backup设备的工作方式(抢占方式和
非抢占方式)决定是否重新选举Master。（默认抢占值：0 从而出现立即抢占）

4.实验习题