VRRP 协议

Posted 2020-08-11

VRRP

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）:虚拟路由冗余协议

 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机制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通信。(网关双备份) 

 注：一台交换机或路由器可以运行多个VRRP进程。

VRRP路由器（VRRP Router）：运行VRRP协议的设备，它可能属于一个或多个虚拟路由器，如SwitchA和SwitchB。

虚拟路由器（Virtual Router）：又称VRRP备份组，由一个Master设备和多个Backup设备组成，被当作一个共享局域网内主机的缺省网关。如SwitchA和SwitchB共同组成了一个虚拟路由器。（0-255）

Master路由器（Virtual Router Master）：承担转发报文任务的VRRP设备，如SwitchA。

Backup路由器（Virtual Router Backup）：一组没有承担转发任务的VRRP设备，当Master设备出现故障时，它们将通过竞选成为新的Master设备，如SwitchB。

VRID：虚拟路由器的标识。如SwitchA和SwitchB组成的虚拟路由器的VRID为1。

虚拟IP地址(Virtual IP Address)：虚拟路由器的IP地址，一个虚拟路由器可以有一个或多个IP地址，由用户配置。如SwitchA和SwitchB组成的虚拟路由器的虚拟IP地址为10.1.1.10/24。

IP地址拥有者（IP Address Owner）：如果一个VRRP设备将虚拟路由器IP地址作为真实的接口地址，则该设备被称    为IP地址拥有者。如果IP地址拥有者是可用的，通常它将成为Master。如SwitchA，其接口的IP地址与虚拟路由器的IP地址相同，均为10.1.1.10/24，因此它是这个VRRP备份组的IP地址拥有者。

虚拟MAC地址（Virtual MAC Address）：虚拟路由器根据虚拟路由器ID生成的MAC地址。一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址，格式为：00-00-5E-00-01-{VRID}(VRRP for IPv4)；00-00-5E-00-02-{VRID}(VRRP for IPv6)。当虚拟路由器回应ARP请求时，使用虚拟MAC地址，而不是接口的真实MAC地址。如SwitchA和SwitchB组成的虚拟路由器的VRID为1，因此这个VRRP备份组的MAC地址为00-00-5E-00-01-01。

VRRP运行的三种状态

1.初始化状态（Initialize）

该状态为VRRP不可用状态，在此状态时设备不会对VRRP报文做任何处理。通常刚配置VRRP时或设备检测到故障时会进入Initialize状态。收到接口Up的消息后，如果设备的优先级为255，则直接成为Master设备；如果设备的优先级小于255，则会先切换至Backup状态。

3.主状态（master）

当VRRP设备处于Master状态时，它将会做下列工作：

1.定时（Advertisement Interval）发送VRRP通告报文。

2.以虚拟MAC地址响应对虚拟IP地址的ARP请求。

3.转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。

4.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。

5.如果收到比自己优先级大的报文，立即成为Backup。

如果收到与自己优先级相等的VRRP报文且本地接口IP地址小于对端接口IP，立即成为Backup。

3.备份状态（backup）

当VRRP设备处于Backup状态时，它将会做下列工作：

1.接收Master设备发送的VRRP通告报文，判断Master设备的状态是否正常。

2.对虚拟IP地址的ARP请求，不做响应。

3.丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文。

4.如果收到优先级和自己相同或者比自己大的报文，则重置Master_Down_Interval定时器，不进一步比较IP地址。

VRRP：默认优先级100，优先级越大越优先。 组播宣告信息 224.0.0.18 

    放弃master的状态会将优先级设置为0

VRRP的工作过程：

VRRP备份组中的设备根据优先级选举出Master。Master设备通过发送免费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。

Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文，以公布其配置信息（优先级等）和工作状况。

如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的Backup设备将根据优先级重新选举新的Master。

VRRP备份组状态切换时，Master设备由一台设备切换为另外一台设备，新的Master设备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文，刷新与它连接的主机或设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来，整个过程对用户完全透明。

原Master设备故障恢复时，若该设备为IP地址拥有者（优先级为255），将直接切换至Master状态。若该设备优先级小于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。

Backup设备的优先级高于Master设备时，由Backup设备的工作方式（抢占方式和非抢占方式）决定是否重新选举Master。

VRRP的选举

VRRP根据优先级来确定虚拟路由器中每台设备的角色（Master设备或Backup设备）。优先级越高，则越有可能成为Master设备。

初始创建的VRRP设备工作在Initialize状态，收到接口Up的消息后，如果设备的优先级为255，则直接成为Master设备；如果设备的优先级小于255，则会先切换至Backup状态，待Master_Down_Interval定时器超时后再切换至Master状态。首先切换至Master状态的VRRP设备通过VRRP通告报文的交互获知虚拟设备中其他成员的优先级，进行Master的选举：

如果VRRP报文中Master设备的优先级高于或等于自己的优先级，则Backup设备保持Backup状态；

如果VRRP报文中Master设备的优先级低于自己的优先级，采用抢占方式的Backup设备将切换至Master状态，采用非抢占方式的Backup设备仍保持Backup状态。

VRRP的抢占方式

1.抢占模式：在抢占模式下，如果Backup设备的优先级比当前Master设备的优先级高，则主动将自己切换成Master。

2.非抢占模式：在非抢占模式下，只要Master设备没有出现故障，Backup设备即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master设备。

本文出自 “蓄势” 博客，谢绝转载！