VRRP相关简述

发布时间 2023-07-17 19:42:51作者: Bacolate

VRRP

诞生原因

单网关,出问题时,旗下所有主机无法通信。

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多网关,容易产生网关冲突。

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而,VRRP能够在不改变组网的情况下,将多台路由器虚拟成一个虚拟路由器,通过配置虚拟路由器的IP地址为默认网关,实现网关的备份。

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只有一种报文:Advertisement报文;目的地址是224.0.0.18,目的MAC地址是01-00-5e-00-00-12,协议号是112。

利用优先级区分实际路由器,谁大谁先,默认100,范围0-255。

状态机

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Initialz初始化

backup备:监听VRRP报文,优先级一旦大就成为主

master主:谁优先级大,谁就是

优先级:

  • 默认0 - 255

  • 0 代表主要退出

  • 255代表 有设备和虚拟ip冲突

  • 可手动配置 1-254

  • 优先级相同会比较接口地址大的优先

  • 优先级默认为100

设备类型

master路由器 通过比较VRRP优先级,优先级大的是master路由器; 周期性的发送VRRP报文,维护master路由器和备份路由器的身份; 周期时间默认是1s; 备份网关,通过比较 VRRP 优先级,优先级小的是备份路由器;

备份(backup)路由器: 通过不断的接收master路由器发送的 VRRP 报文来判断master路由器的状态; 如果在一定的时间内,收不到 VRRP 报文,则认为master路由器出现故障,自己升级为master路由器; 这个“一定的时间”,默认是“master路由器发送VRRP的周期”的3倍,所以默认是 3s 。

虚拟网关

通过VRRP虚拟出来的网关IP地址,这个网关IP地址,是配置在终端设备上的; 终端设备访问其他网段时,直接将数据发送给虚拟网关IP地址, 此时只有master路由器会回应针对虚拟网关IP地址的ARP请求,所以最终终端设备发送的数据 发送到了master路由器设备上

主机设置的网关 是 不在配置在 真实接口上

VRID 相同在同一个组中 只有在同一个组中 才会 共享 虚拟ip 虚拟路由器的标识。有相同VRID的一组路由器构成一个虚拟路由器VRRP报文格式。VRRP只使用到advertisement这一种报文,VRRP使用ip报文作为传输协议报文,协议号为112,使用固定的组播地址224.0.0.18进行发送

VRRP状态机 VRRP协议中定义了三种状态机:初始状态(Initialize)、活动状态(Master)、备份状态(Backup)。其中,只有处于活动状态的设备才可以转发那些发送到虚拟IP地址的报文。

(1)Initialize

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:

  • 定期发送VRRP报文。

  • 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

  • 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,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则转为Backup状态。

  • 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,则转为Backup状态。

  • 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:

  • 接收Master发送的VRRP报文,判断Master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MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。

  • 丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。

  • 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。

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

  • 当接收到接口的Shutdown事件时,转为Initialize。

VRRP主备备份过程

设置优先级,谁大谁先;若优先级一样,比较接口mac地址

路由器配置好后,彼此不知对方配置,会相互发送通告报文,选举主备路由器

选举出主备路由器

选举出主、备后,backup就不再发送报文

master始终在周期性发送通告报文(master每间隔1秒发送一个通告报文,backup 始终监听master,backup一段时间内收不到master的报文会 成为主)

主备路由器切换过程

master故障,backup在三倍传输到达时间内没收到master发送的状态通告报文,立即成为master。

master的状态通告到达backup的时间称为“Master_Down_Interval”

VRRP工作原理

(1) 虚拟路由器中的路由器根据优先级选举出Master。Master路由器通过发送免费ARP报文,将自己的虚拟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路由器周期性发送VRRP报文,以公布其配置信息(优先级等)和工作状况;

(3) 如果Master路由器出现故障,虚拟路由器中的Backup路由器将根据优先级重新选举新的Master;

(4) 虚拟路由器状态切换时,Master路由器由一台设备切换为另外一台设备,新的Master路由器只是简单地发送一个携带虚拟路由器的MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文,这样就可以更新与它连接的主机或设备中的ARP相关信息。网络中的主机感知不到Master路由器已经切换为另外一台设备。

(5) Backup路由器的优先级高于Master路由器时,由Backup路由器的工作方式(抢占方式和非抢占方式)决定是否重新选举Master。