VRRP簡(jiǎn)介之原理篇

作者：IDCBEST來源：天下數(shù)據(jù)2019/5/13 瀏覽次數(shù)：4156

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背景

隨著網(wǎng)絡(luò)的快速普及和相關(guān)應(yīng)用的日益深入，各種增值業(yè)務(wù)已經(jīng)開始廣泛部署，基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)的可靠性日益成為用戶關(guān)注的焦點(diǎn)，能夠保證網(wǎng)絡(luò)傳輸不中斷對(duì)于終端用戶非常重要。

通常，同一網(wǎng)段內(nèi)的所有主機(jī)上都設(shè)置一條相同的、以網(wǎng)關(guān)為下一跳的缺省路由。主機(jī)發(fā)往其他網(wǎng)段的報(bào)文將通過缺省路由發(fā)往網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外部網(wǎng)絡(luò)的通信。當(dāng)網(wǎng)關(guān)發(fā)生故障時(shí)，本網(wǎng)段內(nèi)所有以網(wǎng)關(guān)為缺省路由的主機(jī)將無(wú)法與外部網(wǎng)絡(luò)通信。增加出口網(wǎng)關(guān)是提高系統(tǒng)可靠性的常見方法，此時(shí)如何在多個(gè)出口之間進(jìn)行選路就成為需要解決的問題。

VRRP的出現(xiàn)很好的解決了這個(gè)問題。VRRP能夠在不改變組網(wǎng)的情況下，采用將多臺(tái)路由設(shè)備組成一個(gè)虛擬路由器，通過配置虛擬路由器的IP地址為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的備份。當(dāng)網(wǎng)關(guān)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，VRRP機(jī)制能夠選舉新的網(wǎng)關(guān)設(shè)備承擔(dān)數(shù)據(jù)流量，從而保障網(wǎng)絡(luò)的可靠通信。

VRRP概述

如下圖，HostA通過Switch雙歸屬到SwitchA和SwitchB。在SwitchA和SwitchB上配置VRRP備份組，對(duì)外體現(xiàn)為一臺(tái)虛擬路由器，實(shí)現(xiàn)鏈路冗余備份。

VRRP簡(jiǎn)介之原理篇

我們可以在上圖中的網(wǎng)絡(luò)中部署VRRP協(xié)議，下面結(jié)合該圖介紹VRRP協(xié)議的基本概念：

VRRP路由器（VRRP Router）：運(yùn)行VRRP協(xié)議的設(shè)備，它可能屬于一個(gè)或多個(gè)虛擬路由器，如SwitchA和SwitchB。
虛擬路由器（Virtual Router）：又稱VRRP備份組，由一個(gè)Master設(shè)備和多個(gè)Backup設(shè)備組成，被當(dāng)作一個(gè)共享局域網(wǎng)內(nèi)主機(jī)的缺省網(wǎng)關(guān)。如SwitchA和SwitchB共同組成了一個(gè)虛擬路由器。
Master路由器（Virtual Router Master）：承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文任務(wù)的VRRP設(shè)備，如SwitchA。
Backup路由器（Virtual Router Backup）：一組沒有承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)的VRRP設(shè)備，當(dāng)Master設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，它們將通過競(jìng)選成為新的Master設(shè)備，如SwitchB。
VRID：虛擬路由器的標(biāo)識(shí)。如SwitchA和SwitchB組成的虛擬路由器的VRID為1。
虛擬IP地址(Virtual IP Address)：虛擬路由器的IP地址，一個(gè)虛擬路由器可以有一個(gè)或多個(gè)IP地址，由用戶配置。如SwitchA和SwitchB組成的虛擬路由器的虛擬IP地址為10.1.1.10/24。
IP地址擁有者（IP Address Owner）：如果一個(gè)VRRP設(shè)備將虛擬路由器IP地址作為真實(shí)的接口地址，則該設(shè)備被稱為IP地址擁有者。如果IP地址擁有者是可用的，通常它將成為Master。如SwitchA，其接口的IP地址與虛擬路由器的IP地址相同，均為10.1.1.10/24，因此它是這個(gè)VRRP備份組的IP地址擁有者。
虛擬MAC地址（Virtual MAC Address）：虛擬路由器根據(jù)虛擬路由器ID生成的MAC地址。當(dāng)虛擬路由器回應(yīng)ARP請(qǐng)求時(shí)，使用虛擬MAC地址，而不是接口的真實(shí)MAC地址。如SwitchA和SwitchB組成的虛擬路由器的VRID為1，因此這個(gè)VRRP備份組的MAC地址為00-00-5E-00-01-01。

VRRP協(xié)議報(bào)文

VRRP協(xié)議報(bào)文封裝在IP報(bào)文中，發(fā)送到分配給VRRP的IP組播地址。在IP報(bào)文頭中，源地址為發(fā)送報(bào)文接口的主IP地址（不是虛擬IP地址），目的地址是224.0.0.18，TTL是255，協(xié)議號(hào)是112。

目前，VRRP協(xié)議包括兩個(gè)版本：VRRPv2和VRRPv3。VRRPv2僅適用于IPv4網(wǎng)絡(luò)，VRRPv3適用于IPv4和IPv6兩種網(wǎng)絡(luò)。

VRRP報(bào)文結(jié)構(gòu)

VRRP簡(jiǎn)介之原理篇

VRRPv2報(bào)文結(jié)構(gòu)

VRRP簡(jiǎn)介之原理篇

VRRPv3報(bào)文結(jié)構(gòu)

VRRP簡(jiǎn)介之原理篇

VRRP報(bào)文字段含義

VRRP認(rèn)證

VRRPv2支持在通告報(bào)文中設(shè)定不同的認(rèn)證方式和認(rèn)證字。

無(wú)認(rèn)證方式：設(shè)備對(duì)要發(fā)送的VRRP通告報(bào)文不進(jìn)行任何認(rèn)證處理，收到通告報(bào)文的設(shè)備也不進(jìn)行任何認(rèn)證，認(rèn)為收到的都是真實(shí)的、合法的VRRP報(bào)文。
簡(jiǎn)單字符（Simple）認(rèn)證方式：發(fā)送VRRP通告報(bào)文的設(shè)備將認(rèn)證方式和認(rèn)證字填充到通告報(bào)文中，而收到通告報(bào)文的設(shè)備則會(huì)將報(bào)文中的認(rèn)證方式和認(rèn)證字與本端配置的認(rèn)證方式和認(rèn)證字進(jìn)行匹配。如果相同，則認(rèn)為接收到的報(bào)文是合法的VRRP通告報(bào)文；否則認(rèn)為接收到的報(bào)文是一個(gè)非法報(bào)文，并丟棄這個(gè)報(bào)文。
MD5認(rèn)證方式：發(fā)送VRRP通告報(bào)文的設(shè)備利用MD5算法對(duì)認(rèn)證字進(jìn)行加密，加密后保存在Authentication Data字段中。收到通告報(bào)文的設(shè)備會(huì)對(duì)報(bào)文中的認(rèn)證方式和解密后的認(rèn)證字進(jìn)行匹配，檢查該報(bào)文的合法性。

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