VRRP(虚拟路由冗余协议)详解

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目录

VRRP介绍

VRRP配置

基础配置

VRRP组存在上行链路，要对上行链路的状态做监控

基于三层交换机的VRRP组配置：

MSTP + VRRP 经典组网

VRRP报文认证

工作过程

VRRP介绍

背景：

考虑到基于网关或者路由发生单点故障，为了提升网络可靠性，我们需要对网关做冗余。

VRRP：

Virtual Router Redundancy Protocol,叫做虚拟路由器冗余协议或虚拟路由冗余协议

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（比如R1在VRRP组1中做为主，但在VRRP组2中配置主备都可以，不同组之间不受影响）

VRRP组：

一个VRRP组由多个VRRP路由器组成，使用想用的VRID（Virtual Router ID，虚拟路由器ID）进行标识，属于同一个VRRP组的VRRP路由器相互交换信息，每一个VRRP组中只有一个Master也就是主设备（比如R1、R2、R3在一个组中，但是主设备只能是一个）。

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：最后一个字节的VRID表示虚拟路由器ID的十六进制，例如VRID是1，虚拟MAC地址为00-00-5E-00-01-01。

优先级：

优先级是0-255，0代表退出VRRP组，比如主设备退出VRRP组是发送优先级为0的消息，备设备接收之后会立即选择主设备；255代表当前路由器为虚拟IP的地址拥有者，也就是当前路由器上某个接口配置了这个IP地址，这个路由器的优先级最大。

职责：

Master:主设备

Backup:备设备

VRRP配置

基础配置

 AR1 Master设备配置 

AR2 backup设备配置 

VRRP组存在上行链路，要对上行链路的状态做监控

R1是VRRP 1的主设备，是PC1的网关设备；R2是VRRP 2的主设备，是PC2的网关设备。

例如现在R1与SW2之间的链路出现问题：R1的g0/0/0接口关闭，但路由器R1上还是VRRP 1的Master状态，不会发生切换，PC1的所有流量仍发送给R1，导致此时用户无法通信。即VRRP无法通过感知接口发生故障来完成主备设备切换。

AR1 配置

# 配置vrid 1组为Master

# 配置vrid 2 组为Backup

[AR1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]ip address 192.168.1.253 24

[AR1-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.2.254

 AR2 配置

# vrid 2组中为Master（优先级120，比AR1的vrid 2 中的默认100优先级大，所以vrid 2中AR2应为Master）

[AR2]interface GigabitEthernet 0/0/0     

[AR2-GigabitEthernet0/0/2]ip address 192.168.1.252 24

[AR2-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.2.254

对上行链路进行跟踪

基于三层交换机的VRRP组配置：

三层交换机通过配置vlanif接口，然后配置VRRP

接入层交换机SW3

 三层交换机SW1&SW2配置相同

VRRP配置

SW1 作为主网关

SW2 作为备网关 

 VRRP检查

MSTP + VRRP 经典组网

MSTP的优势：RSTP和STP存在缺陷：局域网内所有的VLAN共享一棵生成树，因此无法在VLAN间实现数据流量的负载均衡，预想链路会被阻塞，可能造成部分VLAN的报文无法转发，所以使用MSTP，MSTP可以基于VLAN进行负载负担。

二层配置：划分vlan，接口类型，STP生成树

SW1 ：连接交换机的为access，上行链路为trunk

SW2：连接交换机的为access，上行链路为trunk

L3-S1：配置trunk链路、配置MSTP生成树

L3-S2：配置trunk链路、配置MSTP生成树

三层配置：IP地址 、路由、VRRP

L3-S1

L3-S2 

 检查：

display vrrp brief 查看VRRP简要信息

display stp brief 查看STP简要信息

VRRP报文认证

# 配置命令 vrrp vrid [VRRP组] authentication-mode md5 [密码] 举例如下

工作过程

1. VRRP组中的设备选举出Master。Master设备会发送免费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。

主设备发送ARP报文：

交换机接收到免费ARP报文，生成MAC地址表内容：

用户PC接收免费ARP报文，生成ARP缓存表：

 2. Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文。周期是1s一次。

 3. 如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的剩下的Backup设备重新选举新的Master。

Virtual Router state BACKUP changed to MASTER 表示由Backup切换到Master。

4.VRRP完成状态切换后，新的Master会发送一个免费ARP，用以刷新和他连接设备的MAC地址表，以便把用户流量引向自己。

 交换机接收到ARP报文，修改MAC地址表，其实主要就是更改了记录的端口号，MAC地址还是那个虚MAC。

这个过程，对用户来讲不会发生改变，用户的ARP缓存表未发生变化。

5.抢占和非抢占

当设备发生了故障，恢复以后是否要将原来的Master角色抢回来。

如果开启抢占，则在抢占延时结束后，重新成为Master，原来的Master设备，则成为Backup。

如果不开启抢占，则该设备会一直处于Backup状态，直到新的选举产生。

6.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。

修改AR1的地址为192.168.1.254

查看R1 VRRP备份组的详细信息

R2设备原本是Backup的，因为Master掉了才成为Master，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。