協議學習-VRRP協議

本文就VRRP協議進行了簡單介紹，並使用eNSP虛擬實驗環境進行了VRRP路由故障轉移測試和負載均衡的實驗

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背景知識

實驗

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背景知識

VRRP，Virtual Router Redundancy Protocol，是由IETF提出的解決局域網中配置靜態網關出現單點失效現象的路由協議，1998年已推出正式的RFC2338協議標準。

基本概念

VRRP Router：VRRP路由器是指運行VRRP協議的路由器。
Virtual Router：虛擬路由器的邏輯概念，一個VRRP虛擬路由器包含一個Master路由器和一系列的Backup路由器。
Virtual MAC：虛擬MAC地址，定義爲00-00-5E-00-01-{VRID}。
Virtual IP：虛擬IP地址，該地址要求未被任何主機綁定。
VRID：虛擬路由器ID，VRRP路由器通過VRID區分所屬的虛擬路由器組。
ADVERTISEMENT報文：Master路由器通過定時組播該報文通告自己的狀態，Backup通過週期性接收該報文判斷Master的狀態。

工作過程：

參數

Advertisement_Interval：組播ADVERTISEMENT報文的週期，單位秒，默認值爲1秒。
Skew_Time：滯後時間，該值是爲了應對網絡擁塞導致報文滯後的情況，值爲(256 - Priority) / 256。
Master_Down_Interval：表示如果Backup路由器在這段時間內沒有接收到ADVERTISEMENT報文，則認爲Master出現故障，值爲：(3 * Advertisement_Interval) + Skew_time

VRRP路由器啓動

當路由器的Priority=255時：

1、組播ADVERTISEMENT報文；
2、廣播免費ARP報文（源IP地址：虛擬IP地址；源Mac地址：虛擬Mac地址；目的Ip地址：虛擬Ip地址）；
3、啓動ADVERTISEMENT定時任務；
4、切換路由器的狀態爲Master；

Master路由器

接收到ADVERTISEMENT報文

1、ADVERTISEMENT報文中Priority=0時：a）立即發送ADVERTISEMENT報文；b）重置ADVERTISEMENT定時任務，週期爲Advertisement_Interval；
2、如果ADVERTISEMENT報文中的Priority大於本機的Priority：a）取消ADVERTISEMENT定時任務；b）設置Master ADVERTISEMENT超時定時器，週期爲Master_Down_Interval；c）切換狀態爲Backup；
3、如果ADVERTISEMENT報文中的Priority和本機的Priority相等，但是報文中的Ip地址大於本機Ip地址：行爲與情形2一致；
4、其他情況，丟棄報文；

Backup路由器

如果Master ADVERTISEMENT超時定時器超時
1、組播ADVERTISEMENT報文；
2、廣播免費ARP報文；
3、取消Master ADVERTISEMENT超時定時器，啓動ADVERTISEMENT定時任務，週期爲Advertisement_Interval；
4、切換路由器的狀態爲Master；
如果收到來自Master的ADVERTISEMENT報文
1、如果ADVERTISEMENT報文中Priority=0時：設置Master ADVERTISEMENT超時定時器，週期爲Skew_Time（滯後時間）；
2、如果當前模式不是搶佔模式，重置Master ADVERTISEMENT超時定時器，週期爲Master_Down_Interval；
3、如果當前模式是搶佔模式，而且ADVERTISEMENT超時定時器報文中爲Priority大於或者等於本機Priority，行爲與情形2一致；
4、其他情況，丟棄報文

總結

當Master路由器出現故障時，接收ADVERTISEMENT超時的Backup路由器會切換狀態爲Master，這時候可能會同時有多個路由器同時切換至Master，通過ADVERTISEMENT報文交換會最終迭代至最大Priority、最大IP地址的路由器。
當一臺路由器升級至Master時，會接管虛擬MAC地址和虛擬IP地址，如果包的目的MAC地址和目的P地址如果符合虛擬MAC地址和虛擬IP地址，都可以被Master接收

實驗

實驗環境

操作系統：Windows10
虛擬實驗環境：eNSP 1.2.5100
虛擬路由器：AR3260
虛擬交換機：S3700

Note：eNSP百度網盤鏈接見於文末

拓撲結構

Note：拓撲文件百度網盤鏈接見於文末

各PC配置

	IP地址	子網掩碼	網關地址
PC-1	192.168.1.1	255.255.255.0	192.168.1.250
PC-2	192.168.1.2	255.255.255.0	192.168.1.249
PC-3	2.2.1.1	255.255.255.0	2.2.1.254

實驗一：測試VRRP故障轉移

AR1配置命令

return
system-view
sysname AR1
interface GigabitEthernet 0/0/1
undo shutdown
ip address 192.168.1.253 24
vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.250
vrrp vrid 1 priority 150
return
terminal monitor
terminal debugging
debugging ip icmp
system-view 
info-center console channel monitor

AR2配置命令

return
system-view
sysname AR2
interface GigabitEthernet 0/0/1
undo shutdown
ip address 192.168.1.254 24
vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.250
vrrp vrid 1 priority 50
return
terminal monitor
terminal debugging
debugging ip icmp
system-view 
info-center console channel monitor

查看接口配置：

return
system-view
display interface GigabitEthernet 0/0/1

AR1接口配置信息

AR2接口配置信息

Note：注意查看Ip是否綁定成功，以及接口狀態是否爲UP

查看VRRP配置：

return
system-view
interface GigabitEthernet 0/0/1
display vrrp

AR1 VRRP配置信息

AR2 VRRP配置信息

從VRRP的配置信息中可以看出，高優先級的AR1目前處於Master狀態，低優先級的AR2處於Backup狀態。使用PC1 ping 192.168.1.250：

處於Master的AR1可以接收到包，而Backup狀態的AR2未有日誌輸出。如果在實驗過程中，ping有REPLY，但是路由器沒有debug日誌輸出，在路由器命令行重新複製執行下面命令：

return
terminal monitor
terminal debugging
debugging ip icmp
system-view 
info-center console channel monitor

故障轉移模擬
關閉Master路由器的GigabitEthernet 0/0/1接口，模擬設備故障：

return
system-view
interface GigabitEthernet 0/0/1
shutdown

shutdown後的接口狀態：

查看AR2的日誌輸出

顯然，AR2因爲Master超時定時器超時而自動切換至Master，查看VRRP配置：

return
system-view
interface GigabitEthernet 0/0/1
display vrrp

使用PC1 ping 192.168.1.250：

實驗二：配置路由負載均衡

配置AR1

return
system-view
sysname AR1
interface GigabitEthernet 0/0/0    
ip address 1.1.1.2 24 
interface GigabitEthernet 0/0/1
undo shutdown
vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.1.249
vrrp vrid 2 priority 50
return
terminal monitor
terminal debugging
debugging ip icmp
system-view 
info-center console channel monitor 
interface GigabitEthernet 0/0/1
return
system-view   
ip route-static 2.2.1.0 24 1.1.1.1

配置AR2

return
system-view
sysname AR2
interface GigabitEthernet 0/0/0    
ip address 1.1.2.2 24    
interface GigabitEthernet 0/0/1
undo shutdown
vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.1.249
vrrp vrid 2 priority 150
return
terminal monitor
terminal debugging
debugging ip icmp
system-view 
info-center console channel monitor 
interface GigabitEthernet 0/0/1
return
system-view
ip route-static 2.2.1.0 24  1.1.2.1

配置AR3：

return
system-view   
sysname AR3
interface GigabitEthernet 0/0/0    
ip address 1.1.2.1 24    
undo shutdown
interface GigabitEthernet 0/0/1   
ip address 1.1.1.1 24    
undo shutdown
interface GigabitEthernet 0/0/2
ip address 2.2.1.254 24    
undo shutdown
return
system-view  
ip route-static 192.168.1.0 24 1.1.2.2
ip route-static 192.168.1.0 24 1.1.1.2

查看VRRP配置信息

return
system-view
interface GigabitEthernet 0/0/1
display vrrp

AR1 VRRP配置信息

AR2 VRRP配置信息

查看路由表

display ip routing-table

AR1的路由表：

AR2的路由表：

AR3的路由表：

測試路由路徑

使用PC-3命令行執行下面命令：

Tracert 192.168.1.1
Tracert 192.168.1.2

總結：通過不同主機配置不同網關地址已實現負載均衡

資源下載

eNSP百度網盤下載：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1jzvPu3yaBUmCY6hs2l-5wg
提取碼：990r

網絡拓撲文件下載

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1w_oGVPAVaTEJ8T51d6IICQ
提取碼：luq6

拓展學習

KeepAlived–通過VRRP實現高可用負載均衡

參考文章

https://forum.huawei.com/enterprise/zh/thread-290587-1-1.html
https://blog.51cto.com/13445059/2062255

協議學習-VRRP協議

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背景知識

基本概念

工作過程：

參數

VRRP路由器啓動

Master路由器

Backup路由器

總結

實驗

實驗環境

拓撲結構

各PC配置

實驗一：測試VRRP故障轉移

實驗二：配置路由負載均衡

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eNSP百度網盤下載：

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