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一、為什么要使用VRRP技術?

我們知道，為了實現不同子網之間的設備通信，需要配置路由。目前常用的指定路由方法有兩種：

• ***種是通過路由協議 ：RIP、OSPF動態學習
• 第二種是通過靜態路由： 對終端PC機配置靜態路由。

這兩種路由各有各的優缺點：

***種路由可以自動尋找***路徑，鄰居路由也可以通過學習來獲得路由表，但是動態路由占用線路帶寬和CPU處理時間。

第二種路由是不需要CPU處理時間同樣也不占用線路帶寬，但是這個路由需要對終端的PC機進行配置網關來實現，工作量是比較大的。

對于以上的兩種路由在現在來說都是廣泛應用的。

我們現在只來分析靜態路由的缺點，因為VRRP技術就是使用在靜態路由上，而不是動態路由上。

對于靜態路由來說，對終端PC機配置默認網關。如果作為默認網關的路由器出現故障，所有使用該網關為下一跳的主機的通信是要中斷的。如下圖所示;  

在上圖中，主機A—D都配置了一個默認的網關：10.1.1.1，網關路由的下一跳指向主機所在網段內的一個路由器RouterA，RouterA將報文發送到外網，但是如果現在RouterA壞掉了，那么所有的主機將無法與其他網段進行通信了。

為了解決以上的問題，我們可以加一個路由器RouterB，如下圖所示： 

當RouterA壞掉時，所有的PC機將網關切換到RouterB上的網關。這樣就實現了路由器的備份。這個技術就是VRRP技術---虛擬路由器冗余協議

二、VRRP簡介(轉發機制)

1. VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由器冗余協議)將可以承擔網關功能的路由器加入到備份組中，形成一臺虛擬路由器，由VRRP的選舉機制決定哪臺路由器承擔轉發任務，局域網內的主機只需將虛擬路由器配置為缺省網關

2. VRRP是一種容錯協議，在提高可靠性的同時，簡化了主機的配置。在具有多播或廣播能力的局域網(如以太網)中，借助VRRP 能在某臺設備出現故障時仍然提供高可靠的缺省鏈路，有效避免單一鏈路發生故障后網絡中斷的問題，而無需修改動態路由協議、路由發現協議等配置信息。

3. VRRP協議的實現有VRRPv2和VRRPv3兩個版本，VRRPv2于IPv4，VRRPv3基于IPv6。

4. VRRP路由器： 所有運行VRRP協議的路由器就叫做VRRP路由器。

5. VRRP備份組：多臺路由器被分到一個組中，在這個組中選舉出一臺主路由器，其他作為備份路由器。平常時候都是主路由器一個工作，備份路由器空閑，當主路由器故障后，從多臺備份路由器中選舉出一臺替代故障的主路由器工作。這一組中的路由器構成了一個備份組。

如下圖所示： 有兩個路由器，兩個網關，從兩個路由器中選舉出一個路由器作為主路由器，其他的都是備份路由器，主路由器負責發轉發數據報，而備份路由器處于空閑狀態，當主路由器出現故障后，備份路由器會成為主路由器，代替主路由器實現轉發功能。

6. 虛擬路由器：虛擬路由器是VRRP備份組中所有路由器的集合，它是一個邏輯概念，并不是正真存在的。

從備份組外面看備份組中的路由器，感覺組中的所有路由器就像一個 一樣，你可以理解為 在一個組中：主路由器+所有備份路由器=虛擬路由器。

虛擬路由器有一個虛擬的IP地址和MAC地址。如果虛擬IP和備份組中的某臺路由器的IP相同的話，那么這臺路由器稱為IP地址擁有者，并且作為備份組中的主路由器。

如下圖所示：RA、RB和RC都是VRRP路由器，他們構成了一個VRRP備份組，RA為主路由器，RB和RC為備份路由器，這三臺路由器從外界來看就像一臺一樣，這樣構成一個虛擬路由器Router Group，虛擬路由器有一個虛擬的IP地址為10.1.1.1(RA主路由器的IP)。RA是IP地址擁有者，也是主路由器。 

7. 虛擬IP地址和MAC地址：VRRP組(備份組)中的虛擬路由器對外表現為唯一的虛擬MAC地址，地址格式為00-00-5E-00-01-【VRID】，VRID為VRRP組的編號，范圍是0~255.

上圖中，三臺路由器在一個組中，這個組可以起一個0~255之間的編號。

注意：

1).虛擬路由器具有IP地址。局域網內的主機僅需要知道這個虛擬路由器的IP地址， 并將其設置為缺省路由的下一跳地址

2). 虛擬路由器的 IP 地址可以是備份組所在網段中未被分配的IP 地址，也可以和備份組內的某個路由器的接口IP 地址相同 3.接口 IP 地址與虛擬IP 地址相同的路由器被稱為“IP 地址擁有者” 在同一個 VRRP 備份組中，只允許配置一個IP 地址擁有者

三、VRRP狀態

VRRP路由器在運行過程中有三種狀態：

1. Initialize狀態：系統啟動后就進入Initialize，此狀態下路由器不對VRRP報文做任何處理，可以理解為初始化。

2. Master狀態：路由器會發送VRRP通告，發送免費ARP報文。

3. Backup狀態：接受VRRP通告。

一般主路由器處于Master狀態，備份路由器處于Backup狀態。

四、VRRP選舉機制

VRRP使用選舉機制來確定路由器的狀態，運行VRRP的一組路由器對外構成了一個虛擬路由器，其中一臺路由器處于Master狀態，其他處于Backup狀態。

所以主路由器又叫做Master路由器，備份路由器又叫做Backup路由器。

優先級選舉：

1.VRRP組中IP擁有者。如果虛擬IP地址與VRRP組中的某臺VRRP路由器IP地址相同，則此路由器為IP地址擁有者，這臺路由器將被定位主路由器。

2.比較優先級。如果沒有IP地址擁有者，則比較路由器的優先級，優先級的范圍是0~255，大的作為主路由器

3.比較IP地址。在沒有Ip地址擁有者和優先級相同的情況下，IP地址大的作為主路由器。

如下圖所示： 虛擬IP為10.1.1.254，在VRRP組中沒有IP地址擁有者，則比較優先級，很明顯RB和RA的優先級要大于RC，則比較RA和RB的IP地址，RB的IP地址大。所以RB為組中的主路由器。 

五、VRRP定時器

① VRRP通告報文時間間隔定時器

1)VRRP備份組中的Master路由器會定時發送VRRP通告報文，通知備份組內的路由器自己工作正常。

2)用戶可以通過設置VRRP定時器來調整Master路由器發送VRRP 通告報文的時間間隔。

3)如果Backup路由器在等待了3個間隔時間后，依然沒有收到VRRP 通告報文，則認為自己是Master路由器，并對外發送VRRP通告報文，重新進行Master路由器的選舉。

② VRRP搶占延遲時間定時器

1) 為了避免備份組內的成員頻繁進行主備狀態轉換，讓Backup路由器有足夠的時間搜集必要的信息(如路由信息)，Backup 路由器接收到優先級低于本地優 先級的通告報文后，不會立即搶占成為Master

2)而是等待一定時間——搶占延遲時間后，才會對外發送VRRP通告報文取代原 來的Master路由器。

六、VRRP報文格式

VRRP只使用VRRP通告報文。

VRRP通告報文使用Ip組播數據包進行封裝，組播地址為223.0.0.18，IANA給其分配的協議號為112。

VRRP通告報文的TTL值必須是255，如果VRRP路由器接受到TTL值不為255的VRRP通告報文，必須丟棄。

VRRP組中的主路由器會定期發送通告報文，備份路由器接受，他們通過這種方式來交流選舉。

七、VRRP工作過程總結：

1. 路由器使能VRRP 功能后，會根據優先級確定自己在備份組中的角色。優先級高的路由器成為Master 路由器，優先級低的成為Backup 路由器。Master 路由器定期發送VRRP

通告報文，通知備份組內的其他設備自己工作正常;Backup 路由器則啟動定時器等待通告報文的到來。

2. 在搶占方式下，當Backup 路由器收到VRRP 通告報文后，會將自己的優先級與通告報 文中的優先級進行比較。如果大于通告報文中的優先級，則成為Master 路由器;否則將保持Backup狀態

3. 在非搶占方式下，只要Master 路由器沒有出現故障，備份組中的路由器始終保持Master 或Backup 狀態，Backup 路由器即使隨后被配置了更高的優先級也不會成為Master 路由器

4. 如果Backup 路由器的定時器超時后仍未收到Master 路由器發送來的VRRP 通告報文，則認為Master 路由器已經無法正常工作，此時Backup 路由器會認為自己是Master 路由器，并對外發送VRRP 通告報文。備份組內的路由器根據優先級選舉出Master 路由 器，承擔報文的轉發功能。