【正文】 ，丟棄該通告包 VRRP 協(xié)議的報文 圖 2 VRRP協(xié)議的報文 各字段解釋如下： VRID：虛擬路由器號（即備份組號），取值范圍 1～ 255。 當(dāng)收到 shutdown 的事件時刪除主機(jī)超時定時器，轉(zhuǎn)初始化狀態(tài) ； 丟棄所有目的 MAC 地址是虛擬路由器 MAC 地址的數(shù)據(jù)包 ； 設(shè)置主機(jī)超時定時器 ； 收到 VRRP 通告信息時，如果優(yōu)先 級 為 0，發(fā)送 VRRP 通告信息 ； 否則，判斷數(shù)據(jù)的優(yōu)先級是否高于本機(jī)，或相等而且實際 IP地址大于本地實際 IP，設(shè)置定時通告定時器，復(fù)位主機(jī)超時定時器，轉(zhuǎn) BACKUP 狀態(tài) ； 否則的話，丟棄該通告包。 當(dāng)收到 Shutdown 的事件 時刪除定時通告定時器，發(fā)送優(yōu)先 級為 0 的通告包，轉(zhuǎn)初始化狀態(tài) ； 轉(zhuǎn)發(fā)目的 MAC 是 VRRP 虛擬 MAC 的數(shù)據(jù)包 ； 設(shè)置定時通告定時器 ； 對于不同狀態(tài)的實現(xiàn)，有如下要求 : INITIALIZE 路由器啟動時，如果路由器的優(yōu)先級是 255(最高優(yōu)先級，當(dāng)且僅當(dāng)配置的VRRP 虛擬 IP 地址和接口 IP 相同，即所謂 IP 地址擁有者 )，要發(fā)送 VRRP 通告信息，并發(fā)送廣播 ARP 信息通告路 由器 IP 地址對應(yīng)的 MAC 地址為路由虛擬 MAC，設(shè)置通告信息定時器準(zhǔn)備定時發(fā)送 VRRP 通告信息，轉(zhuǎn)為 MASTER 狀態(tài) ； 否則進(jìn)入BACKUP 狀態(tài)，設(shè)置定時器定時檢查是否收到 MASTER 的通告信息。 VRRP 協(xié)議的 相關(guān) 概念 VRRP 路由器 :運行 VRRP 協(xié)議的路由器，一臺 VRRP 路由器可以同時參與 VRRP 組中，在不同的組中，一臺 VRRP 路由器可以充當(dāng)不 同的角色 VRRP 組 (VRID):由多個 VRRP 路由器組成，屬于同一 VRRP 組的 VRRP 路由器 13 2 互相交換信息 虛擬路由器 :對于每一個 VRRP 組，抽象出來的一個邏輯路由器，該路由器充 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)用戶的網(wǎng)關(guān) 虛擬 IP 地址、 MAC 地址 :用于標(biāo)示虛擬的路由器， 該地址實際上就是用戶的 默認(rèn)網(wǎng)關(guān) MASTER 路由器 ： 就是在 VRRP 組實際轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的路由器 BACKUP 路由器 ： 就是在 VRRP 組中處于監(jiān)聽狀態(tài)的路由器，一旦 MASTER 路 由器出現(xiàn)故障， BACKUP 路由器就開始接替工作 VRRP 協(xié)議的工作原理 如 下 圖所示，協(xié)議對 VRRP 規(guī)定了 3 種狀態(tài) :INITIALIZE， MASTER 和 BACKUP。從 2021 年起，就由 Nokia 公司的網(wǎng)絡(luò)專家 執(zhí)筆開始擬定 IPV6 下的 VRRP 構(gòu)架，主要有兩個出發(fā)點來設(shè)計這個新的 VRRP，一是針對在 IPV6下新的 IP構(gòu)架，比如說取消了廣播報文、對 IPV4下發(fā)送免費 ARP通告網(wǎng)絡(luò)自身的 IP改為發(fā)送用 ICMP IPV6的 NA 報文等對 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，趁著 IP 協(xié)議變更之際，對 VRRP 中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的不足之處進(jìn)行了修改，比如說取消了認(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 2021年 12月起每隔 6月出一個更新版，最新的是 2021年 9月的草案 7。 VRRP 協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)中一個比較基礎(chǔ)而又重要的協(xié)議，在許多的實際建網(wǎng)中都必須運行該協(xié)議。在該協(xié)議中，對共享多存取訪問介質(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 路由設(shè)備宕機(jī)時，備份路由設(shè)備及時接管轉(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。虛擬路由冗余協(xié)議（ Virtual Router Redundancy Protocol， VRRP）就是一種很好的解決方案。人們對網(wǎng)絡(luò)的依賴性越來越強(qiáng)，這就對網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了越來越高的要求。 最后 分析 了 VRRP 的不足之處。 本科學(xué)生畢業(yè)論文 基于 VRRP 的網(wǎng)絡(luò)可靠性配置 作 者 院（系） 計算機(jī)與信息工程學(xué)院 專 業(yè) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 年 級 計科本 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 論文成績 日 期 2021 年 5 月 13 目錄 摘要 ......................................................1 1 引言 ....................................................1 2 VRRP 簡介 ...............................................1 VRRP 協(xié)議概述 ......................................1 VRRP 協(xié)議的相關(guān)概念 ................................1 VRRP 協(xié)議的工作原理 ................................2 VRRP 協(xié)議的報文 ....................................3 VRRP 選舉機(jī)制 ......................................4 3 VRRP 單備份組配置 .......................................5 實驗拓?fù)?...........................................5 實驗步驟 ...........................................5 測試 ..............................................7 4 結(jié)語 ....................................................9 參考文獻(xiàn) .................................................10 Abstract.................................................10 13 1 基于 VRRP 的網(wǎng)絡(luò)可靠性配置 摘要 :本 文討論了 虛擬路由冗余協(xié)議（ Virtual Router Redundancy Protocol VRRP） 的基本原理 ,并針對 VRRP 的實際運用給出了詳細(xì)的實例。 它 保證在 當(dāng)一臺路由設(shè)備宕機(jī)時，備份路由設(shè)備及 時接管轉(zhuǎn)發(fā)工作，向用戶提供透明的切換，起到提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的作用 。 關(guān)鍵詞 ： VRRP； 虛擬路由器 ； 路由冗余 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。斥資對所有網(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，可以采用廉價冗余的思路，在可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面找到平衡點。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、更有效的冗余容錯能力。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，只需較少的管理費用，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)用價值。一方面它可以實現(xiàn)默認(rèn)下一跳的冗余備份，另外它還可以實現(xiàn)多個默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的負(fù)載均衡。 2 VRRP簡介 VRRP 協(xié)議概述 虛擬路由冗余協(xié)議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡稱 VRRP 協(xié)議 )在該協(xié)議中，一對路由設(shè)備協(xié)同工作，對終端 IP 設(shè)備的默認(rèn)網(wǎng)關(guān) (DefauIt Gateway)進(jìn)行冗余備份，當(dāng)一臺路由設(shè)備宕機(jī)時，備份路由設(shè)備及 時接管轉(zhuǎn)發(fā)工作，向用戶提供透明的切換，起到提高網(wǎng)絡(luò)可靠性的作用 。簡單地說， INITIALIZE 即初始態(tài) ； MASTER 即主用狀態(tài)，也就是在 VRRP 備份組中真正起作用的路由器 ； BACKUP 即備用狀態(tài)，是 MASTER 的備份。 MASTER 主機(jī)狀態(tài)下的路由器要完成如下功能 : 用 VRRP 虛擬 MAC 地址響應(yīng)路由器 IP 地址的 ARP 請求 ； 如果是虛擬路由器 IP 的擁有者，將接受目的地址是虛擬路由器 IP 的數(shù) 據(jù)包，否則丟棄 ； 如果定時通告定時器超時 ，發(fā)送 VRRP 通告信息 ； BACKUP 備機(jī)狀態(tài)下的路由器要實現(xiàn)以下功能 : 不能響應(yīng)針對虛擬路由器 IP 的 ARP 請求信息 ； 不接受目的是虛擬路由器 IP 的所有數(shù)據(jù)包 ； 主機(jī)超時定時器超時的時候，發(fā)送 VRRP 通告信息，廣播 ARP 地址信息，轉(zhuǎn) MASTER 狀態(tài) ； Version：協(xié)議版本號， VRRPv2 對應(yīng)的版本號為 2。優(yōu)先級 0 系統(tǒng)保留給特殊用途使用， 255 則是系統(tǒng)保留給 IP 地址擁有者的。 1 個備份組可對應(yīng)多個虛擬IP地址。該值為 0 表示無認(rèn)證，為 1 表示簡單字符認(rèn)證，為 2表示 MD5認(rèn)證。 Checksum： 16 位校驗和，用于檢測 VRRP 報文中的數(shù)據(jù)破壞情況。所包含的地址數(shù)定義在 Count IP Version Type VRID Priority Count IP Addrss Auth Type Adver Int Checksum IP Address (1) … IP Address (n) Authentication Data (1) Authentication Data (2) Master— Down— Timer 超時 收到一個本地優(yōu)先極大的報文 INITIALIZE MASTER BACKUP 收到startup,且優(yōu)先級等于255收到shutdown消息收到shutdown消息收到startup,且優(yōu)先級小于255圖 1 狀態(tài)轉(zhuǎn) 換圖 13 4 Addrs字段。 Type： VRRP 報文的類型。 VRRP 選舉機(jī)制 在同一個局域網(wǎng)中，具有相同 VRID 號的路由器組成一個 VRRP 組， VRID 號是由用戶自己設(shè)定的，其取值范圍為 1～ 255，同一臺運行 VRRP 協(xié)議的路由器，它可以參與一個或多個備份組，從而備份一個或者多個虛擬路由器。同一個備份組的 VRRP 路由器根據(jù)優(yōu)先級的大小挑選主控路由器， VRRP 協(xié)議中優(yōu)先級范圍是 0～ 255，可配置的優(yōu)先級范圍為 1～ 254。其他路由器作為備份路由器，隨時監(jiān)測主控路由器的狀態(tài)。主控路由器的選舉中，高優(yōu)先級的虛擬路由器獲勝，因此，如果在 VRRP 組中有 IP 地址所有者，則它總是作為主控路由的角色出現(xiàn)。 VRRP 還提供了優(yōu)先級搶占策略，如果配置了該策略，高優(yōu)先級的備份路由器便會剝奪 當(dāng)前低優(yōu)先級的主控路由器而成為新的主控路由器。當(dāng)組內(nèi)的備份路由器沒有接收到來自主控路由器的報文，則將自己轉(zhuǎn)為主控路由器。這時每一個路由器就會比較VRRP 報文中的優(yōu)先級和自己本地的優(yōu)先級，如果本地的優(yōu)先級小于 VRRP 中的優(yōu)先級，則將自己的狀態(tài)轉(zhuǎn)為備份路由器，否則保持自己的狀態(tài)不變。 VRRP 控制報文只有一種 ： VRRP 通告 (advertisement)。這保證了VRID 在不同網(wǎng)絡(luò)中可以重復(fù)使用。 備 份 路 由 器 在 一 定 時 間 間 隔 內(nèi)(MASTERDOWNTIME) 收不到 VRRP或收到優(yōu)先級為 0的通告后啟動新的一輪 VRRP選舉。在同一個 VRRP 組中，無論哪一臺 VRRP 路由器是主控路由器，其虛擬 MAC 地址不變。這樣，對于網(wǎng)絡(luò)中的 IP 終端設(shè)備來說，主備路由器之間的切換是透明的， IP 終端設(shè)備對外的通信不會因為一臺路由器的故障而受到影響，即消除了單點故障。 RAconfig terminal RA(config)interface serial 1/2 RA(configif)ip address RA(configif)exit RA(config) interface FastEther 0/0 RA(configif)ip address RA(configif)exit RBconfig terminal RB(config)interface FastEther 0/0 RB(configif)ip address RB(configif)exit RB(config)interface serial 1/0 RB(configif)ip address RB(configif)exit RCconfig terminal