【正文】 目 錄 1 引 言 ................................................................................................................................. 1 2 路由器備份技術(shù)研究現(xiàn)狀 ............................................................................................... 2 HSRP 協(xié)議 ......................................................... 2 GLBP 協(xié)議 ......................................................... 3 3 VRRP 簡(jiǎn)介 .......................................................................................................................... 4 VRRP 協(xié)議概述 ..................................................... 4 VRRP 工作原理 ..................................................... 6 VRRP 狀態(tài)機(jī) ................................................... 6 VRRP 報(bào)文格式 ................................................. 8 VRRP 選舉機(jī)制 ................................................. 9 VRRP 的安全認(rèn)證 .............................................. 10 動(dòng)態(tài)路由發(fā)現(xiàn)機(jī)制分析 ............................................ 10 4 VRRP 的 應(yīng)用及配置 .........................................................................................................11 VRRP 應(yīng)用 ........................................................ 11 VRRP 配置 ........................................................ 12 VRRP 單備份組配置 ............................................ 14 配置 IP 地址、路由協(xié)議、 VRRP ................................. 14 檢查、測(cè)試 VRRP .............................................. 16 配置端口跟蹤 ................................................ 18 VRRP 多備份組配置 ............................................ 18 優(yōu)先級(jí)考慮 ...................................................... 20 增加延時(shí)搶占功能 ................................................ 20 實(shí)現(xiàn) VRRP 監(jiān)視功能 ............................................... 21 VRRP 當(dāng)前問(wèn)題 .................................................... 21 5 VRRP 的改進(jìn) .................................................................................................................... 22 BFD 協(xié)議簡(jiǎn)介 ..................................................... 22 VRRP 應(yīng)用 BFD 進(jìn)行探測(cè) ............................................ 22 高速切換：定時(shí)器修改 ............................................ 22 VRRP BACKUP 到 MASTER 的快速切換修改 .............................. 23 6 HSRP 的雙機(jī)機(jī)熱備份 .................................................................................................... 23 HSRP 的配置 ...................................................... 23 HSRP 與 VRRP 的比較 ............................................... 25 區(qū)別 ........................................................ 25 聯(lián)系 ........................................................ 25 7 結(jié) 論 ............................................................................................................................... 26 8 致 謝 ............................................................................................................................... 26 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 27 1 虛擬路由冗余協(xié)議研究與應(yīng)用 摘要 : 虛擬路由冗余協(xié)議（ VRRP）是保持網(wǎng)絡(luò)高可靠性的一種解決方案。本文討論了 VRRP 協(xié)議的原理，在常見(jiàn)組網(wǎng)應(yīng)用的基 礎(chǔ)上針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的效率和安全問(wèn)題提出一些解決思路，并對(duì) VRRP 切換效率的提高和網(wǎng)絡(luò)安全的保障作 了 可行性分析，對(duì)類 VRRP 協(xié)議的優(yōu)劣進(jìn)行了分析與比較，對(duì) VRRP的缺點(diǎn)提出了改進(jìn)方案。 關(guān)鍵詞 : VRRP協(xié)議、 HSRP協(xié)議 、虛擬路由器、路由冗余、負(fù)載均衡 Virtual Router Redundancy Protocol Research and Application Abstract: Virtual routing redundancy protocol (VRRP) is to maintain a high reliability work solutions. This paper discusses the principles of VRRP agreement in the mon work applications on the basis of practical application for the efficiency and safety issues to resolve some ideas, and VRRP switching efficiency of the work security and the guarantee and feasibility analysis, the category VRRP the pros and cons of the agreement were analyzed and pared to the shortings of the VRRP an improvement program. Key words: VRRP、 HSRP、 Backup、 Route redundancy、 Load Balancing 1 引 言 隨著 Inter的迅猛發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用逐漸增多。人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來(lái)越強(qiáng)，恢復(fù)性和冗余性已成為當(dāng)今局域網(wǎng)中的關(guān)鍵特性。這就對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。斥資對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行更新當(dāng)然是一種很好的可靠性解決方案；但本著保護(hù)現(xiàn)有投資的角度考慮，可以采用廉價(jià)冗余的思路，在可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面找到平衡點(diǎn)。虛擬路由冗余協(xié)議（ Virtual Router Redundancy Protocol， VRRP） [1]就是一種很好的解決方案。該協(xié)議應(yīng)用于作為靜態(tài)配置缺省網(wǎng)關(guān)上的第三層交換機(jī)和路由器上，為依賴缺省網(wǎng)關(guān)進(jìn)行廣域網(wǎng)接入或訪問(wèn)其它局域網(wǎng)網(wǎng)域的終端系統(tǒng)提供了更快、更有效的冗余容錯(cuò)能力。在該協(xié)議中，對(duì)共享多存取訪問(wèn)介質(zhì)（如以太網(wǎng)）上終端 IP設(shè)備的默認(rèn)網(wǎng)關(guān) (Default Gateway)進(jìn)行冗余備份，從而在其中一臺(tái)路由設(shè)備宕 機(jī)時(shí)，備份路由設(shè)備及時(shí)接管轉(zhuǎn)發(fā)工作，向用戶提供透明的切換，提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。 使用 VRRP 協(xié)議，不用改造目前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最大限度節(jié)約了投資成本， 2 只需較少的管理費(fèi)用，卻大大提升了網(wǎng) 絡(luò)的可靠性和可用性，具有重大的應(yīng)用價(jià)值。 2 路由器備份技術(shù)研究現(xiàn)狀 路由器 備份技術(shù)是為了解決路由器由于自身硬件（如內(nèi)存、 CPU）或軟件 IOS的某種故障或局域端口的故障，所連接局域設(shè)備的端口或線路的故障所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問(wèn)題。 VRRP本質(zhì)上是一種基于虛 IP共享的路由器備份技術(shù) ， 除了 VRRP之外， 它們包括HSRP、 GLBP。 因?yàn)? VRRP 具有廣范的使用價(jià)值 ,所以 國(guó)際上對(duì) IPV6[2]下的 VRRP 研究 非常重視 ， 雖然 到 目前 為止，還沒(méi)有推出正式的 RFC 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，但是標(biāo)準(zhǔn)草案已經(jīng)出到了第 7版。 VRRP 協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)比較基礎(chǔ)而又重要的協(xié)議，在許多的實(shí)際建網(wǎng)中都必須運(yùn)行該協(xié)議。一方面它可以實(shí)現(xiàn)默認(rèn)下一跳的冗余備份，另外它還可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的負(fù)載均衡。從 2020 年起，就由 Nokia 公司的網(wǎng)絡(luò)專家 執(zhí)筆開(kāi)始擬定 IPV6 下的 VRRP 構(gòu)架，主要有兩個(gè)出發(fā)點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)這個(gè)新的 VRRP，一是針對(duì)在 IPV6下新的 IP構(gòu)架，比如說(shuō)取消了廣播報(bào)文、對(duì) IPV4下發(fā)送免費(fèi) ARP通告網(wǎng)絡(luò)自身的 IP改為發(fā)送用 ICMP IPV6的 NA 報(bào)文等對(duì) VRRP 協(xié)議作必須的相應(yīng)修改，二是利用 IPV4下多年使用 VRRP的經(jīng)驗(yàn)，趁著 IP 協(xié)議變更之際，對(duì) VRRP 中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的不足之處進(jìn)行了修改，比如說(shuō)取消了認(rèn)證字段，改變了廣播間隔的度量單位，增加了接受模式等，該草案自 2020年 12月起每隔 6月出一個(gè)更新版，最新的是 2020年 9月的草案 7。 HSRP 協(xié)議 HSRP (Hot standby Routing Protocol)[3]是 Cisco 的專有協(xié)議，它可以 把 多臺(tái)路由器組成一個(gè)“熱備份組”，形成一個(gè)虛擬路由器。這個(gè)組內(nèi)只有一個(gè)路由器是活動(dòng)的（ Active） ,并由它來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，如果活動(dòng)路由器發(fā) 生了故障，備份路由器將成為活動(dòng)路由器。從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主機(jī)來(lái)看，網(wǎng)關(guān)并沒(méi)有改變。 HSRP的工作原理主要是將提供冗余鏈路的多個(gè)路由器配置在一個(gè) HSRP協(xié)議組中模擬成一臺(tái)虛擬的路由器 ,并指定一個(gè)虛擬的 IP 地址和虛擬的 MAC 地址 ,虛擬的 IP地址作為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的缺省網(wǎng)關(guān)地址。同時(shí) ,根據(jù)優(yōu)先級(jí)方案決定將優(yōu)先級(jí)最高的路由器設(shè)備定義為活動(dòng)路由 (路由器的缺省優(yōu)先級(jí)為 100),協(xié)議組中的其他路由器則為備用路由器。此時(shí) ,協(xié)議組將虛擬缺省網(wǎng)關(guān) IP 地址指向活動(dòng)路由器 ,活動(dòng)路由器即成為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的缺省網(wǎng)關(guān)設(shè)備 ,就冗余特性而言 ,虛擬路由器讓 訪問(wèn)主機(jī)始終有可用的 3 路由器 (默認(rèn)網(wǎng)關(guān) ), 但實(shí)際的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)工作是由活動(dòng)路由器完成的。 HSRP 技術(shù)使用主播、基于 UDP 的呼叫信號(hào)包 (Hello 包 )來(lái)實(shí)現(xiàn)同一 HSRP 協(xié)議組中路由器之間的通信 ,即 HSRP 協(xié)議組中的活動(dòng)路由器、備用路由器之間定期 (Hello time)向?qū)Ψ桨l(fā)出 Hello 包進(jìn)行端口檢查。如果在規(guī)定的一段時(shí)間內(nèi) (Hold t