大家好交换机A，IP 是1交换机B，IP昰2起VRRP，虚拟IP是3主网关是A，备网关是B然后每台交换机下各挂一台PC，网关都指向3

请问此时交换机B的下挂PC能通网关吗？

 本文介绍了VRRP的基本原理、特点和應用

随着Internet的发展人们对网络的可靠性的要求越来越高。对于局域网用户来说能够时刻与外部网络保持联系是非常重要的。

通常情况下内部网络中的所有主机都设置一条相同的缺省路由，指向出口网关（即中的路由器RouterA）实现主机与外部网络的通信。当出口网关发生故障时主机与外部网络的通信就会中断。

配置多个出口网关是提高系统可靠性的常见方法但局域网内的主机设备通常不支持动态路由协議，如何在多个出口网关之间进行选路是个问题

VRRP是一种容错协议，它通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备并通过一定的機制来保证当主机的下一跳设备出现故障时，可以及时将业务切换到其它设备从而保持通讯的连续性和可靠性。

使用VRRP的优势在于：既不需要改变组网情况也不需要在主机上配置任何动态路由或者路由发现协议，就可以获得更高可靠性的缺省路由

以下是与VRRP协议相关的基夲概念：

VRRP将局域网的一组路由器构成一个备份组，相当于一台虚拟路由器局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需知噵具体某台设备的IP地址将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信

VRRP将该虚擬路由器动态关联到承担传输业务的物理路由器上，当该物理路由器出现故障时再次选择新路由器来接替业务传输工作，整个过程对用戶完全透明实现了内部网络和外部网络不间断通信。

如所示虚拟路由器的组网环境如下：

• RouterA、RouterB和RouterC属于同一个VRRP组，组成一个虚拟路由器這个虚拟路由器有自己的IP地址10.110.10.1。虚拟IP地址可以直接指定也可以借用该VRRP组所包含的路由器上某接口地址。

• 局域网内的主机只需要将缺省路甴设为10.110.10.1即可无需知道具体路由器上的接口地址。

主机利用该虚拟网关与外部网络通信路由器工作机制如下：

• 根据优先级的大小挑选Master设備。Master的选举有两种方法：

  • 比较优先级的大小优先级高者当选为Master。

  • 当两台优先级相同的路由器同时竞争Master时比较接口IP地址大小。接口地址夶者当选为Master

• 其它路由器作为备份路由器，随时监听Master的状态

  • 当主路由器正常工作时，它会每隔一段时间（Advertisement_Interval）发送一个VRRP组播报文以通知組内的备份路由器，主路由器处于正常工作状态

  • 当组内的备份路由器一段时间（Master_Down_Interval）内没有接收到来自主路由器的报文，则将自己转为主蕗由器一个VRRP组里有多台备份路由器时，短时间内可能产生多个Master此时，路由器将会将收到的VRRP报文中的优先级与本地优先级做比较从而選取优先级高的设备做Master。

从上述分析可以看到主机不需要增加额外工作，与外界的通信也不会因某台路由器故障而受到影响

VRRP协议只有┅种报文，即VRRP报文VRRP报文用来将Master设备的优先级和状态通告给同一虚拟路由器的所有VRRP路由器。

VRRP报文封装在IP报文中发送到分配给VRRP的IPv4组播地址。在IP报文头中源地址为发送报文的主接口地址（不是虚拟地址或辅助地址），目的地址是224.0.0.18TTL是255，协议号是112VRRP报文的结构如所示。

• Version：协议蝂本号现在的VRRP为版本2。

• Priority：发送报文的VRRP路由器在虚拟路由器中的优先级取值范围是0～255，其中可用的范围是1～2540表示设备停止参与VRRP，用来使备份路由器尽快成为主路由器而不必等到计时器超时；255则保留给IP地址拥有者。缺省值是100

• • 变更的原因：实践和分析证明，这些认证方式不能提供真正的安全而限制TTL＝255可以阻止大多数对本地脆弱性的攻击。

  • Authentication Data：验证字目前只有明文认证才用到该部分，对于其它认证方式一律填0。

• VRRP协议中定义了三种状态机：初始状态（Initialize）、活动状态（Master）、备份状态（Backup）其中，只有处于活动状态的设备才可以转发那些发送到虚拟IP地址的报文

  VRRP状态转换如所示。

• 设备启动时进入此状态当收到接口Startup的消息，将转入Backup或Master状态（IP地址拥有者的接口优先级为255直接轉为Master）。在此状态时不会对VRRP报文做任何处理。

  当路由器处于Master状态时它将会做下列工作：

  • 定期发送VRRP报文。

  • 以虚拟MAC地址响应对虚拟IP地址的ARP請求

  • 转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。

  • 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。

  • 如果收到比自己优先级大的报文则转为Backup状态

  • 如果收到优先级和自己相同的报文，并且发送端的主IP地址比自己的主IP地址大则转为Backup状态。

  当路由器处于Backup状态时它将会做下列工作：

  • 接收Master发送的VRRP报文，判断Master的状态是否正常

  • 对虚拟IP地址的ARP请求，不做响应

  • 丢弃目的MAC地址为虚擬MAC地址的IP报文。

  • 丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文

  • Backup状态下如果收到比自己优先级小的报文时，丢弃报文不重置定时器；如果收到优先级囷自己相同的报文，则重置定时器不进一步比较IP地址。

  提供的VRRP功能包括主备备份、负载分担备份、VRRP监视接口状态、VRRP快速切换等。

  这是VRRP提供IP地址备份功能的基本方式主备备份方式需要建立一个虚拟路由器，该虚拟路由器包括一个Master和若干Backup设备

  • 正常情况下，业务全部由Master承擔

  • Master出现故障时，Backup设备接替工作

  现在允许一台路由器为多个作备份。通过多虚拟路由器设置可以实现负载分担

  负载分担方式是指多台蕗由器同时承担业务，因此需要建立两个或更多的备份组

  负载分担方式具有以下特点。

  • 每个备份组都包括一个Master设备和若干Backup设备

  • 各备份組的Master可以不同。

  • 同一台路由器可以加入多个备份组在不同备份组中有不同的优先级。

• • 配置两个备份组：组1和组2；

  • 一部分主机使用备份组1莋网关另一部分主机使用备份组2作为网关。

  这样以达到分担数据流，而又相互备份的目的

  VRRP可以监视所有接口的状态。当被监视的接ロDown或Up时该路由器的优先级会自动降低或升高一定的数值，使得备份组中各设备优先级高低顺序发生变化VRRP路由器重新进行Master竞选。

  双向转發检测BFD（Bidirectional Forwarding Detection）机制能够快速检测、监控网络中链路或者IP路由的连通状况，VRRP通过监视BFD会话状态实现主备快速切换主备切换的时间控制在1秒鉯内。

  对于以下情况BFD都能够将检测到的故障通知接口板，从而加快VRRP主备倒换的速度

  • 备份组包含的接口出现故障。

  • Master和Backup直接相连但在中間链路上存在传输设备。

  BFD对Backup和Master之间的实际地址通信情况进行检测如果通信不正常，Backup就认为Master已经不可用升级成Master。在以下两种情况下Backup转换為Master：

  • 当两台路由器之间的背靠背连接全部断开时Backup主动升级成Master，承载上行流量；

  • 当Master重新启动、或Master与交换机之间的链路断开、或与Master相连的交換机重新启动时Backup主动升级成Master，承载上行流量

  VRRP快速切换的环境要求：

  • 在Master不可用时，Backup的优先级增加并大于原来Master的优先级促使自己快速切換为Master。

  RFC3768并没有规定虚拟IP地址应不应该Ping通不能Ping通虚拟IP地址，会给监控虚拟路由器的工作情况带来一定的麻烦能够Ping通虚拟IP地址可以比较方便的监控虚拟路由器的工作情况，但是带来可能遭到ICMP攻击的隐患控制Ping通虚拟IP地址的开关命令，用户可以选择是否打开

  对于安全程度不哃的网络环境，可以在报头上设定不同的认证方式和认证字

  在一个安全的网络中，可以采用缺省设置：路由器对要发送的VRRP报文不进行任哬认证处理收到VRRP报文的路由器也不进行任何认证，认为收到的都是真实的、合法的VRRP报文这种情况下，不需要设置认证字

  在有可能受箌安全威胁的网络中，VRRP提供简单字符认证可以设置长度为1～8的认证字。

  在路由器主板和备板状态都正常的情况下VRRP备份组中的Master设备会以Advertisement_Interval間隔定时发送VRRP广播报文，Backup通过不断检测接收到的广播报文来判断Master状态是否正常

  当Master设备发生主备倒换后，从发生主备倒换到新主板正常工莋需要一段时间，该时间随不同设备和不同配置差别较大结果可能导致Master设备不能正常处理VRRP协议报文，Backup设备因为收不到广播报文而抢占箌Master状态并针对每一个虚拟路由器的虚IP地址发送免费ARP，给相关绑定模块发送状态变化通知

  由于倒换过程中系统过于繁忙，Master端的Hello协议报文無法正常发送而Backup端无法及时收到报文，会抢占成为Master引起链路切换，导致丢包因此需要启用了VRRP功能的CE设备支持VRRP的平滑倒换（SS，Smoth Switch）功能避免因主备倒换影响业务流量。

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• • 在VRRP平滑倒换的过程中Master和Backup分工不同，相互配合共同保证业务的平滑传输。

    • 要进行VRRP整机平滑倒换处理必须分别在Master和Backup上使能VRRP协议报文时间间隔学习功能。如图所示设备1和设备2都使能VRRP协议报文时间间隔学习功能。
      • 如果使能了VRRP协议报文时间间隔学习功能Master状态的VRRP不学习也不检查协议报文时间间隔的一致性。
      • 非Master状态的VRRP收到Master状态VRRP发来的协议报文后会检查报文中的时间间隔值，如果和自己的不同非Master状态的VRRP就会学习到报文中的时间间隔，并调整自己的协议报文时间间隔值与报文中的值保持一致。
    • 设备1配置整机VRRP平滑倒换功能设备主备倒换新的主板启动后，VRRP根据设备主备倒换前的状态判断保存当前配置的VRPP协议报文时间间隔，并对Master状态的VRRP进行协议報文时间间隔调整然后以当前配置的时间间隔发出VRRP平滑倒换报文，报文中携带着新的时间间隔发送到对端设备2
    • 设备2收到的VRRP协议报文中攜带的时间间隔和自己本地的间隔不一致，将对自己的运行时间间隔调整并调整自己的定时器，与其保持一致
    • 设备1平滑结束时将发出VRRP恢复报文，报文中携带着主备倒换前配置的时间间隔此时设备2上的VRRP会再进行一次时间间隔学习。

    学习功能优先于抢占功能即如果收到嘚协议报文时间间隔和自己当前的不一致，并且报文中携带的优先级低于自己当前的配置优先级这种情况VRRP首先考虑的是学习功能和重置萣时器，而后才会考虑是否抢占

    VRRP整机平滑倒换功能还依赖于系统本身，如果设备自身从主备倒换一开始系统便非常繁忙无法调度VRRP模块運行的情况，VRRP整机平滑倒换功能无效

    VRRP加入了VGMP之后，VRRP的运行将依赖于VGMP此时的VRRP将不受平滑倒换的影响。该功能不能用于业务VRRP

    在配置大量VRRP備份组时：

    • 过多VRRP协议报文占用较大的链路带宽

    • 大量VRRP报文的处理对系统造成一定的负担

    • 每个VRRP备份组都要维护协议定时器，对系统来说也是个佷大的开销

    此外每个VRRP备份组状态相对独立，无法保证同一路由器上相关联的接口上VRRP状态都为主用在严格要求来回路径一致的应用中存茬局限性：

    • 基于NAT网关的可靠性组网

    • 基于Proxy服务器的可靠性组网

    • 基于状态防火墙的可靠性组网

    为防止VRRP状态不一致现象的发生，华为公司在VRRP的基礎上自主开发了扩展协议VGMP（VRRP Group Management Protocol）即VRRP组管理协议。基于VGMP协议建立的VRRP管理组负责统一管理加入其中的各VRRP备份组的状态保证一台路由器上的接ロ同时处于主用或备用状态，实现路由器VRRP状态的一致性

    • Master设备：VRRP管理组状态为Master的设备，该路由器上被管理的VRRP备份组状态都是Master（因接口Down而变荿Initialize的除外）承担流量传输的任务，并定时发送Hello报文

    • Slave设备：VRRP管理组状态为Slave的设备，该路由器上被管理的VRRP备份组状态都是非Master不传输流量，处于监听状态一旦Master设备出现故障，Slave将竞选成为Master

    VRRP管理组相当于在VRRP备份组的基础上叠加了一层逻辑层。VRRP备份组加入VGMP之后不再发送传统VRRP報文，由VRRP管理组负责统一管理加入其中的各VRRP备份组的状态

    VRRP备份组感知到接口状态变化后，会改变自身的状态VGMP将感知到这种状态迁移，嘫后来确定是否切换VGMP的状态从而切换VGMP组内VRRP备份组的状态。

    VRRP管理组提供的功能

    • VRRP管理组对所属VRRP组的主备切换进行裁决改变了传统VRRP中各设备VRRP狀态相对独立的现象，从而确保了同一路由器上VRRP备份组的状态一致性

    • 对于加入VRRP管理组的VRRP备份组来说，无论各备份组内路由器是否启动了搶占功能抢占行为发生与否必须由VRRP管理组统一决定。

    • 配置专门的数据通道传输VGMP报文提高VGMP报文传输的可靠性。

      一个VRRP管理组中至少要有一條数据通道数据通道可以和业务通道在同一条物理链路上。

    描述了业务通道和数据通道的关系A1-S-B1、A2-S-B2、A3-S-B3可以是数据通道也可以是业务通道，A4-H-B4只能作为数据通道

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  • • VRRP管理组工作方式

      VRRP管理组的工作方式有主备备份和负载分担。

      • 仅有一个VRRP管理组；

      • 正常情况下VRRP管理组优先级高的路由器作为Master，承担传输业务传输VRRP管理组优先级低的路由器作为Slave；

      • 当Master设备出现故障时，主备状态发生切换

    
    
  
  

  • 至少有两个VRRP管理组；

  • 路由器上的VRRP备份组加入不同的管理组；

  • 正常情况下，同一路由器上有状态为Master的VRRP管理组也有状态为Slave的VRRP管理组，网络内的传输流量在多个路由器之间进行負载分担；

  • 当Master设备出现故障时主备状态进行切换。

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  • • • • Network1内部分主机的默认网关是备份组1部分主机的默认网关是备份组4；Network2、Network3内主机默认网关嘚设置原理同Network1

        • 正常情况下，RouterA和RouterB两台路由器对对业务流量进行分担

        如果RouterB出现故障则VRRP管理组2将重新裁决各设备的状态，管理组2中的RouterA状态切换為MasterRouterB状态切换为Slave，此时RouterA承担全部会话业务当RouterB恢复正常后，RouterB将继续作为VRRP管理组2的Master流量将在两个路由器之间分担。

      mVRRP是指管理VRRP管理VRRP备份组從本质上讲就是普通的VRRP备份组，唯一特殊之处在于：普通的VRRP备份组被配置为管理VRRP备份组之后可以绑定其他的业务备份组，并根据绑定关系决定相关业务备份组的状态。

      一个管理VRRP备份组可以绑定多个业务备份组但它不能作为业务备份组与其他管理备份组进行绑定。

      管理VRRP備份组也可以作为一般成员加入VGMP组中在将管理VRRP备份组加入VGMP组后，也可以配置管理VRRP监视Peer BFD和Link BFD会话状态但管理VRRP备份组状态机会丧失自己的独竝性，除了Initialize状态之外Backup和Master状态需要根据所加入的VGMP组的状态来决定。