# VRRP ### 一、VRRP概述 1. **VRRP 是什么** - VRRP：虚拟路由器冗余协议 - 通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，将虚拟路由设备的IP地址作为用户的默认网关实现与外部网络通信 - 当网关设备发生故障时，VRRP能够选举新的网关设备承担数据流量，从而保障网络的可靠性，保障网络不中断 2. **VRRP的作用** - 实现多个物理网关的冗余备份 - 实现数据转发的负载分担 3. **VRRP组成员角色** 1. 主路由器：Master →负责承担数据报文转发任务 2. 备份路由器：Backup →负责监控主路由器状态 3. 虚拟路由器 ：Virtual → 又称VRRP备份组，虚拟路由器的IP地址作为局域网中主机的默认网关 4. **VRRP主备角色选择原则** 1. 首先比较优先级，优先级大的为master 2. 如果优先级一致，其次比较ip地址，IP地址大的为master 5. **VRRP需知** - 在一个VRRP备份组中，Master设备有且仅有一个 - VRRP协议包括两个版本：VRRPv2和VRRPv3 - VRRPv2仅适用于IPv4网络，VRRPv3适用于IPv4和IPv6两种网络 - VRRP协议报文封装在IP报头的后面，协议号是112 - VRRP通告报文源地址为主路由器物理接口的IP地址（不是虚拟IP地址），目的地址是224.0.0.18 ### 二、VRRP名词解释 1. VRRP路由器：凡是运行VRRP协议的路由器，都叫VRRP路由器 2. 虚拟路由器：又称VRRP备份组 3. Master路由器：承担数据转发任务的路由器 4. Backup路由器：备份路由器 5. VRID：虚拟路由器的标识，又称备份组组号 6. 虚拟IP地址：Virtual IP ：虚拟路由器的IP地址，即：局域网内主机的默认网关地址 7. 虚拟MAC地址：：虚拟MAC地址根据虚拟路由器VRID生成的 > &：一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址 > 如果VRID是1： 虚拟MAC地址就是： 00-00-5E-00-01-01 > 如果VRID是5： 虚拟MAC地址就是： 00-00-5E-00-01-05 > 如果VRID是233： 虚拟MAC地址就是： 00-00-5E-00-01-E9 > (10进制的233==16进制的E9) ### 三、VRRP工作过程 1. VRRP备份组中的设备根据优先级选举出Master-主路由器 2. Master-主路由器发送免费ARP报文，将虚拟MAC地址通知给与它连接的设备，承担数据转发任务 3. Master-主路由器周期性发送VRRP通告报文（三层心跳报文） 4. 通告报文发送的周期时间：默认情况下是1秒 5. 通告报文发送的目的地址是组播地址：224.0.0.18 6. Backup-备份路由器监控主路由器状态，在3倍的"发送周期"+偏移时间后，如果无法收到主路由器发送的VRRP 通告报文，备份路由器升级为“新的Master-主路由器”，新的Master-路由器会立即发送免费ARP报文，刷新与它连接设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来。 7. 原Master设备故障恢复时，首先切换至Backup状态 - 如果原Master已开启抢占模式，并且对比优先级，发现自己的优先级高，则主动将自己切换成Master。 - 如果原Master没有开启抢占模式，即便优先级高，也不会进行抢占，依然保持Backup状态 ### 四、VRRP热备实验 ![image-20240829194938326](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20240829194938326.png) - **需求** - 公司部署VRRP，虚拟网关：192.168.1.254 - 让R1成为master-主路由器，承担用户数据转发任务 - 让R2成为backup-备份路由器，监视主路由器 - 实现PC1/PC2 和PC3能够互联互通，流量默认走R1 - 当R1设备故障后，流量默认走R2 - **配置步骤** 1. 配置PC的接口IP地址 2. 配置vlan,接口加入vlan 3. 配置路由器的接口IP地址 4. 配置vrrp 5. 配置静态路由和浮动路由 - **配置命令** - 第一步：配置PC的IP地址，掩码，网关 - 第二步：创建vlan10 接口加入vlan10 ``` [SW1]vlan 10 [SW1-vlan10]quit [SW1]port-group group-member g0/0/1 to g0/0/4 [SW1-port-group]port link-type access [SW1-port-group]port default vlan 10 ``` - 第三步：配置路由器的接口的IP地址 ``` [R1]int g0/0/0 [R1-G0/0/0]ip add 192.168.1.251 24 [R1-G0/0/0]int g0/0/1 [R1-G0/0/1]ip add 192.168.13.1 24 ``` ``` [R2]int g0/0/0 [R2-G0/0/0]ip add 192.168.1.252 24 [R2-G0/0/0]int g0/0/1 [R2-G0/0/1]ip add 192.168.23.1 24 ``` ``` [R3]int g0/0/0 [R3-G0/0/0]ip add 192.168.13.3 24 [R3-G0/0/0]int g0/0/1 [R3-G0/0/1]ip add 192.168.23.3 24 [R3-G0/0/1]int g0/0/2 [R3-G0/0/2]ip add 192.168.3.254 24 ``` - 第四步：配置VRRP ``` [R1]int g0/0/0 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 ：在接口下开启vrrp功能，创建备份组1；定义虚拟网关为：192.168.1.254 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 priority 130 ：配置R1在备份组1中的优先级为130；让R1成为备份组1中master-主路由器 [R2]int g0/0/0 [R2-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 ：在接口下开启vrrp功能，创建备份组1；定义虚拟网关地址为“ 192.168.1.254 ``` - 第五步：R1和R2配置去往192.168.3.0/24网段的静态路由 ``` [R1]ip route-static 192.168.3.0 24 192.168.13.3 [R2]ip route-static 192.168.3.0 24 192.168.23.3 ``` - 第六步：R3配置去往192.168.1.0/24的浮动路由 ``` [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.13.1 [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.23.1 preference 70 ``` - 验证 ``` ping 192.168.3.1 tracert 192.168.3.1 :流量走R1 ``` *注释* ``` display vrrp 　　　　 ：显示vrrp信息 G0/0/0 | Virtual Router 1 ：vrrp备份组所在的接口，和备份组组号 State : Master ：当前路由器R1的状态是master Virtual IP : 192.168.1.254 ：vrrp备份组的虚拟IP Master IP : 192.168.1.251 ：主路由器的物理接口IP地址 PriorityRun : 130 ：当前运行的优先级是130 PriorityConfig : 130 ：配置的优先级是130 MasterPriority : 130 ：主路由器的优先级是130 Preempt : YES Delay Time : 0 s ：抢占模式：开启， 抢占延迟：0秒 TimerRun : 1 s ：主路由器发送vrrp报文的间隔时间 TimerConfig : 1 s ：主路由器发送vrrp报文的配置时间 Auth type : NONE : 认证：无 Virtual MAC : 0000-5e00-0101 ：虚拟IP所对应的虚拟MAC地址 Check TTL : YES ：检查TTL ：开启 Config type : normal-vrrp ：vrrp类型： 普通 Backup-forward : disabled ：备份设备转发流量：不转发 Create time : 2023-09-26 14:35:08 ：vrrp备份组创建的时间 Last change time : 2023-09-26 15:5 ：vrrp备份组最后1次状态变化的时间 [R1]display vrrp brief Total:1 Master:1 Backup:0 Non-active:0 VRID State Interface Type Virtual IP ---------------------------------------------------------------- 1 Master GE0/0/0 Normal 192.168.1.254 ``` ### 五、VRRP上行链路跟踪（上行端口监控） ![image-20240829195437411](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20240829195437411.png) - 需求 ``` PC1和PC2互联互通 1）R1/R2部署VRRP备份组，组号为1 2）R1的VRRP优先级为130，R1是主路由器 3）R2的VRRP优先级为100，R2是备份路由器 4）PC1和PC2互通，流量走R1-主路由器 5）R1连接R3的上行链路突发故障，导致网络中断，为了避免网络中断，要让R2升级为主设备，承担流量转发 ``` - 配置步骤 1. 第一步：配置PC的IP地址，掩码，网关 2. 第二步：配置交换机vlan ,接口加vlan 3. 第三步：R1/R2配置接口IP地址，配置VRRP - 让R1成为主设备，R2成为备份设备 4. 第四步：R1/R2/R3配置静态路由 1. 配置R3的接口IP地址 2. R1/R2 配置去往192.168.2.0/24网段的路由，下一跳为R3的接口IP地址 3. R3配置去往192.168.1/24 网段的路由，下一跳为R1 4. R3配置去往192.168.1/24 网段的路由，下一跳为R2 5. 第五步：验证VRRP 6. 第六步：模拟R1上行链路故障，让R2升级为主网关 - 配置命令 - 第一步：配置PC的IP地址，掩码，网关 - 第二步：配置vlan，接口加入vlan - SW1配置 ``` [SW1]vlan 10 [SW1-vlan10]quit [SW1]port-group group-member g0/0/1 to g0/0/3 [SW1-port-group]port link-type access [SW1-port-group]port default vlan 10 ``` - 第三步：R1/R2配置接口IP地址，配置VRRP > 让R1成为主设备，R2成为备份设备 - R1配置 ``` [Huawei]sys R1 [R1]int g0/0/0 [R1-G0/0/0]ip address 192.168.1.251 24 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 priority 130 [R1-G0/0/0]int g0/0/1 [R1-G0/0/1]ip address 192.168.13.1 24 ``` - R2配置 ``` [Huawei]sys R2 [R2]int g0/0/0 [R2-G0/0/0]ip address 192.168.1.252 24 [R2-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 [R2-G0/0/0]int g0/0/2 [R2-G0/0/2]ip address 192.168.23.1 24 ``` - 第四步：R1/R2/R3配置静态路由 > 1. 配置R3的接口IP地址 > 2. R1/R2 配置去往192.168.2.0/24网段的路由，下一跳为R3的接口IP地址 > 3. R3配置去往192.168.1/24 网段的路由，下一跳为R1 > 4. R3配置去往192.168.1/24 网段的路由，下一跳为R2 - R1配置 ``` [R1]ip route-static 192.168.2.0 24 192.168.13.3 ``` - R2配置 ``` [R2]ip route-static 192.168.2.0 24 192.168.23.3 ``` - R3配置 ``` [Huawei]sys R3 [R3]int g0/0/1 [R3-G0/0/1]ip address 192.168.13.3 24 [R3-G0/0/1]int g0/0/2 [R3-G0/0/2]ip address 192.168.23.3 24 [R3-G0/0/2]int g0/0/0 [R3-G0/0/0]ip address 192.168.2.254 24 [R3-Gt0/0/0]quit [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.13.1 [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.23.1 ``` - 第五步：验证VRRP ``` display vrrp //查看详细信息 display vrrp brief //查看简要信息 PC1 -->ping 192.168.2.1 PC1 -->tracert 192.168.2.1 //验证数据报文是否经主路由器转发 ``` - 第六步：模拟R1上行链路故障，让R2升级为主网关 - R1配置备注 ``` R1的g0/0/1口故障，但是R1的g0/0/0口依然是UP的 所以只要R1的g0/0/0是UP的，R1就依然可以发送VRRP通告报文，R1依然是Master 所以主机的数据报文依然转发给R1,但是R1的g0/0/1接口down掉了 所以R1和外部设备R3的链路也就终端了，无法进行数据转发， 最终导致公司内网网络瘫痪 ``` *如何解决这个问题？* > 使用VRRP上行端口跟踪 - 配置命令如下 ``` [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 track int G0/0/1 reduced 50 ``` > 这条配置命令表示： VRRP持续监控R1的g0/0/1口的状态，如果R1的g0/0/1接口状态为down 那么VRRP的优先级就减去50。 > > 如果原来VRRP优先级为130，那么g0/0/1口down掉后，优先级就为130-50=80，R1的VRRP优先级为80 低于R2的优先级100 > > 所以R2经过选举，最终抢占成为新的Master设备，承担流量转发任务 - 测试验证 > 把R1的上行链路接口g0/0/1 shutdown 掉，验证R2是否会升级为 master ### 六、VRRP负载分担 ![image-20240829200454597](https://picgo-noriu.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/Images/image-20240829200454597.png) - **需求** - R1/R2部署VRRP，创建两个VRRP备份组，分别为组1和组2 - 在备份组1中为R1为Master-主路由器、R2为Backup-备份路由器 - 在备份组2中为R2为Master-主路由器、R1为Backup-备份路由器 - PC1和Server1通信，数据默认通过备份组1中的R1-Master转发，如果R1故障，依靠备份组1内的R2转发 - PC2和Server1通信，数据默认通过备份组2中的R2-Master转发，如果R2故障，依靠备份组2内的R1转发 - **配置步骤** - 第一步：配置PC和server的IP地址，掩码，网关 - 第二步：配置交换机vlan ,接口加vlan - 第三步：R1/R2配置接口IP地址，配置VRRP 1. 创建备份组1 - 配置备份组1的虚拟IP地址为：192.168.1.254 - 让R1成为备份组1的Master-主路由器，R2成为备份组1的Back-备份路由器 - 在R1中配置备份组1的上行接口跟踪，当上行接口down的时候，优先级减去50 2. 创建备份组2 - 设置备份组2的虚拟IP地址为：192.168.1.253 - 让R2成为备份组2的Master-主路由器，R1成为备份组2的Back-备份路由器 - 在R2中配置备份组2的上行接口跟踪，当上行接口down的时候，优先级减去50 - 第四步：R1/R2/R3配置静态路由 1. 配置R3的接口IP地址 2. R3配置去往192.168.1/24 网段的路由，下一跳为R1 3. R3配置去往192.168.1/24 网段的路由，下一跳为R2 4. R1/R2 配置去往192.168.2.0/24网段的路由，下一跳为R3的接口IP地址 - 第五步：验证VRRP - PC1 ping server1 验证数据依靠那个设备转发 - PC2 ping server1 验证数据依靠那个设备转发 - **配置命令** - 第一步：配置PC和server的IP地址，掩码，网关 - 第二步：配置交换机vlan ,接口加vlan - SW1配置 ``` [SW1]vlan 10 [SW1-vlan10]quit [SW1]port-group group-member g0/0/1 to g0/0/4 [SW1-port-group]port link-type access [SW1-port-group]port default vlan 10 ``` - 第三步：R1/R2配置接口IP地址，配置VRRP - R1配置 ``` [R1]int g0/0/1 [R1-G0/0/1]ip address 192.168.13.1 24 [R1-G0/0/1]int g0/0/0 [R1-G0/0/0]ip address 192.168.1.251 24 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 priority 130 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 1 track int g0/0/1 reduced 50 [R1-G0/0/0]vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.1.253 ``` - R2配置 ``` [R2]int g0/0/2 [R2-G0/0/2]ip address 192.168.23.1 24 [R2-G0/0/2]int g0/0/0 [R2-G0/0/0]ip address 192.168.1.252 24 [R2-G0/0/0]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.254 [R2-G0/0/0]vrrp vrid 2 virtual-ip 192.168.1.253 [R2-G0/0/0]vrrp vrid 2 priority 130 [R2-G0/0/0]vrrp vrid 2 track int g0/0/2 reduced 50 ``` - 第四步：R1/R2/R3配置静态路由 - R3配置 ``` [R3]int g0/0/0 [R3-G0/0/0]ip address 192.168.2.254 24 [R3-Gi0/0/0]int g0/0/1 [R3-G0/0/1]ip address 192.168.13.3 24 [R3-G0/0/1]int g0/0/2 [R3-G0/0/2]ip address 192.168.23.3 24 [R3-G0/0/2]quit [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.13.1 [R3]ip route-static 192.168.1.0 24 192.168.23.1 preference 70 ``` - R1配置静态路由 ``` [R1]ip route-static 192.168.2.0 24 192.168.13.3 ``` - R2配置静态路由 ``` [R2]ip route-static 192.168.2.0 24 192.168.23.3 ``` - 第五步：验证VRRP ``` PC1>tracert 192.168.2.1 1 192.168.1.251 31 ms 47 ms 47 ms 2 192.168.13.3 31 ms 47 ms 47 ms 3 192.168.2.1 63 ms 46 ms 47 ms ``` ``` PC2>tracert 192.168.2.1 1 192.168.1.252 32 ms 47 ms 46 ms 2 192.168.23.3 47 ms 32 ms 62 ms 3 192.168.2.1 47 ms 47 ms 31 ms ``` ### 七、知识总结 1. **VRRP**：虚拟路由器冗余协议 2. **VRRP的作用**：预防单点（单网关）故障，实现网关备份 3. **VRRP是公有协议，协议号是112，工作在网络层，数据报文封装在IP报头后面** 4. **VRRP的角色** - master-主网关设备 backup-备份网关设备 虚拟路由器 - master: 负责转发用户数据 - backup: 监控主网关设备 - 虚拟路由器的IP地址：用户主机的网关地址 5. **VRRP的报文** - 报文名字： VRRP通告报文，也称三层的心跳报文 - 报文怎么发： 周期性发送，每1秒发送一个报文 - 报文谁来发： master设备来发送这个VRRP通告 - 报文源IP： 报文的源IP：master设备物理接口IP地址 - 报文目的IP： 报文的目的地址：组播地址：224.0.0.18 - 报文中包含那些重要信息 ： vrid 优先级 虚拟IP地址 6. **VRRP备份组** - vrid : 备份组的组号, 也叫虚拟路由器标识符 - 在一个备份组中只有一个虚拟路由器，也只有一台master设备 - 在一个备份组中有虚拟IP地址，那么需不需要有虚拟MAC地址 7. **VRRP虚拟MAC** - 虚拟MAC地址地址： 00005e0001-根据备份组号 - 如果备份组的组号是10 00005e0001-0a 8. **Master设备是如何选举的呢？** - priority : 优先级 - 是根据优先级来选举的，优先级值范围： 0-255 默认值是100 数值越大越优先 - 如果优先级一致，则比较配置vrrp的那个物理接口的IP地址，IP地址越大越好 9. **VRRP的状态** 1. 初始化 2. 活动状态：master 3. 备份状态：backup 10. **VRRP主备选举** 1. 配置完vrrp的时候，设备的状态是 初始化 2. 如果设备的优先级低于255，则进入backup，然后在切换到master状态 3. 两台设备通过比较vrrp报文，来进行主备选举 4. 然后优先级高的成为master ,优先级低的成为backup 11. **VRRP主备切换** - 第一种情况 1. master设备的vrrp的配置被人为的删除 2. master设备会发送一个优先级为0的vrrp报文 3. backup设备收到优先级为0的vrrp报文后，在等待一个偏移时间后，会升级为新的master 4. 切换的等待时间： 偏移时间： 256-优先级/256=0.5秒左右 - 第二种情况 1. master设备故障了，无法发送vrrp报文 2. backup设备等待 master_down 定时器超时后，（3倍的发送周期+偏移时间） 3. backup设备升级为新的master设备 4. 切换的等待时间，是3.5秒左右 （master-down定时器+偏移时间） 12. **两个定时器** - VRRP通告报文-发送间隔定时器： 1秒 - master-down 定时器（ 主路由器故障定时器）： - 3倍的发送间隔定时器：3秒 + 偏移时间： 256-优先级/256 - 256-130=126/256：0.49秒 - VRRP抢占模式：模式开启 13. **VRRP工作过程** 1. vrrp备份组中选举出master设备 2. master设备，发送用户数据，并且每隔1秒发送一个vrrp通告报文 3. backup设备，监控master设备 4. 如果master设备故障，则进行主备切换 5. 如果master设备故障恢复，并且开启抢占模式，则进行主备回切