VRRP协议实现园区网络的路由冗余和负载均衡
VRRP协议详解
VRRP协议详解VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种用于实现网络设备冗余的协议。
它允许多个路由器共享一个虚拟IP地址，提供高可用性和冗余性。
在本文中，我们将详细介绍VRRP协议的工作原理、消息格式、状态转换以及常见应用场景。
一、工作原理VRRP协议通过选举一个虚拟路由器作为主路由器，其他路由器作为备份路由器，实现网络设备的冗余。
主路由器负责转发数据包，备份路由器处于备份状态，等待主路由器失效时接管转发任务。
VRRP协议使用组播地址来进行通信。
主路由器定期发送VRRP通告消息，包含虚拟路由器的优先级、状态等信息。
备份路由器通过接收并解析这些消息来确定主路由器的状态，并根据需要进行状态转换。
二、消息格式VRRP协议的消息格式如下：1. VRRP包头：- 版本号：指定VRRP协议的版本。
- 类型：指定消息类型，包括通告、请求和应答等。
- 路由器ID：用于唯一标识路由器。
2. VRRP通告消息：- 虚拟路由器MAC地址：用于唯一标识虚拟路由器。
- 虚拟路由器优先级：用于选举主路由器。
- 虚拟路由器IP地址：用于标识虚拟路由器。
- 虚拟路由器状态：包括初始化、备份和主路由器等状态。
3. VRRP请求消息：- 虚拟路由器MAC地址：用于唯一标识虚拟路由器。
- 虚拟路由器IP地址：用于标识虚拟路由器。
4. VRRP应答消息：- 虚拟路由器MAC地址：用于唯一标识虚拟路由器。
- 虚拟路由器IP地址：用于标识虚拟路由器。
三、状态转换VRRP协议定义了三种状态：初始化状态、备份状态和主路由器状态。
状态转换如下：1. 初始化状态：路由器刚启动时的默认状态。
2. 备份状态：备份路由器接收到主路由器的通告消息后进入的状态。
3. 主路由器状态：主路由器发送通告消息后进入的状态。
状态转换的触发条件如下：1. 从初始化状态到备份状态：接收到主路由器的通告消息。
2. 从备份状态到主路由器状态：- 接收到主路由器的通告消息，并且主路由器的优先级高于备份路由器。
路由冗余与负载均衡
主核心设备设置奇（偶）数VLAN路由优先级
（3）主核心设备设置奇数VLAN路由优先级。 RS1(config)# interface vlan 20 ;进Vlan20 配置 RS1(config-if)#ip ospf cost 65535 ;将 vlan20的ospf开销值置为65535（>1即可） …… （4）备份核心设备设置偶数VLAN路由优先级。 RS2(config)# interface vlan 10 ; 进入Vlan10配置 RS2(config-if)#ip ospf cost 65535 ;将 vlan20的ospf开销值置为65535（>1即可）
虚拟路由冗余协议及应用
虚拟路由冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol，VRRP）设计采 用主备模式，将VRRP 组内多个路由设备 都映射为一个虚拟路由设备。一个VRRP 组中只能有一台处于主控角色的路由器， 可以有一个或者多个处于备份角色的路由 器 RS1 00-00-5E-00-01- [VRID] RS2
路由冗余与负载均衡
目录
生成树协议与多生成树域
虚拟路由冗余协议及应用
园区网VRRP+MSTP的配置
多生成树协议与多生成树域
多生成树协议（Multiple Spanning Tree Protocol，MSTP）是IEEE 802.1s中定义的一 种新型多实例化（将多个VLAN整合到一个集合 中）生成树协议。 MSTP能够通过干道（trunks）建立多个生成树， 关联多个VLAN到相关的生成树进程，每个生成 树进程具备单独于其他转发路径的拓扑结构。 MST提供了多个数据转发路径和负载均衡，当某 个转发路径发生故障时，不会影响其他转发路径， 因此，MSTP提高了网络容错能力。
《VRRP协议详解》课件
VRRP路由器选择阶段
当一台主路由器出现故障时，备 用路由器会根据优先级和IP地址 的比较结果，选择一台新的主路
由器。
备用路由器会通过发送VRRP组 播报文来宣告新的主路由器，并 通知其他路由器更新虚拟IP地址
和优先级信息。
在此阶段，路由器会持续监听组 播报文，以了解其他路由器的状 态，并根据需要调整自己的状态
《vrrp协议详解》ppt课件
• VRRP协议概述 • VRRP协议工作过程 • VRRP协议关键技术 • VRRP协议配置与部署 • VRRP协议优化与扩展
01
VRRP协议概述
VRRP协议定义
总结词
VRRP协议是一种用于实现路由冗余和负载均衡的协议。
详细描述
VRRP协议（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种用于实现路由冗余和负载均衡的协议，它可以在一 组路由器中选出一个虚拟路由器作为主路由器，其他路由器作为备用路由器。当主路由器出现故障时，备用路由 器可以快速接管路由功能，确保网络的稳定性和可靠性。
安全性考虑
在实现负载均衡时，需要考虑安全性问题。例如，需要确保流量不会从一个不安全的出口 发送到另一个不安全的出口。因此，需要对VRRP协议进行相应的配置和调整。
04
VRRP协议配置与部署
VRRP协议配置步骤
01
02
03
04
配置VRID
在交换机上配置VRID，用于 标识VRRP组。
配置优先级
为每个参与VRRP的路由器配 置优先级，用于确定主控路由
通过IPSec等加密技术对VRRP报文进行加密，防止数据 被窃取；同时，引入MD5等认证机制，确保报文来源合 法。
防火墙策略
VRRP协议介绍
VRRP协议介绍VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种网络协议，用于提供网络设备的冗余和故障转移功能。
它允许多个路由器共享一个虚拟IP地址，以实现高可用性和负载均衡。
一、协议背景和目的VRRP协议的设计目的是为了解决网络设备单点故障的问题，确保网络的连通性和可用性。
通过使用VRRP，可以在多个路由器之间实现冗余，当其中一个路由器发生故障时，其他路由器可以接管其功能，保证网络的正常运行。
二、VRRP协议的工作原理1. VRRP组和虚拟路由器VRRP协议通过创建一个VRRP组来实现冗余路由器的功能。
每个VRRP组都有一个虚拟路由器ID（VRID）和一个虚拟IP地址。
组中的成员路由器通过发送VRRP报文来竞选成为虚拟路由器的主节点。
2. VRRP路由器状态VRRP路由器可以处于以下三种状态之一：- 主节点（Master）：负责转发数据包，并为虚拟IP地址提供服务。
- 备用节点（Backup）：监视主节点的状态，并在主节点故障时接管其功能。
- 初始化节点（Initialize）：刚刚加入VRRP组，正在进行初始化。
3. VRRP报文VRRP协议使用特定的VRRP报文来实现路由器之间的通信。
主要的VRRP报文类型包括：- VRRP通告报文（Advertisement）：主节点定期发送此报文来宣告自己的存在，并提供虚拟路由器的状态信息。
- VRRP请求报文（Request）：备用节点发送此报文来请求主节点的状态信息。
- VRRP响应报文（Response）：主节点在收到VRRP请求报文后，发送此报文来回应备用节点。
4. VRRP路由器选举VRRP协议使用一种基于优先级的选举机制来确定主节点。
每个VRRP组中的成员路由器都有一个优先级值，优先级值越高，成为主节点的概率就越大。
当一个路由器成为主节点后，它将持续发送VRRP通告报文来维持其主节点地位。
5. VRRP故障转移当主节点发生故障或离线时，备用节点将接管其功能，并成为新的主节点。
VRRP负载均衡
VRRP负载均衡VRRP负载均衡简介在VRRP标准协议模式中，只有Master路由器可以转发报文，Backup路由器处于监听状态，无法转发报文。
虽然创建多个备份组可以实现多个路由器之间的负载分担，但是局域网内的主机需要设置不同的网关，增加了配置的复杂性。
VRRP负载均衡模式在VRRP提供的虚拟网关冗余备份功能基础上，增加了负载均衡功能。
其实现原理为：将一个虚拟IP地址与多个虚拟MAC地址对应，VRRP备份组中的每个路由器都对应一个虚拟MAC地址，使得每个路由器都能转发流量。
在VRRP负载均衡模式中，只需创建一个备份组，就可以实现备份组中多个路由器之间的负载分担，避免了VRRP备份组中Backup设备始终处于空闲状态，网络资源利用率不高的问题。
说明：VRRP负载均衡模式以VRRP标准协议模式为基础，VRRP标准协议模式中的工作机制（如Master路由器的选举、抢占、监视功能等），VRRP负载均衡模式均支持。
VRRP负载均衡模式还在此基础上，增加了新的工作机制。
VRRP负载均衡模式的报文VRRP标准协议模式中只定义了一种报文——VRRP通告报文，且只有Master路由器周期性发送该报文，Backup路由器不会发送VRRP通告报文。
为了实现负载均衡，VRRP负载均衡模式中定义了四种报文：●Advertisement报文：不仅用于通告本设备上备份组的状态，还用于通告本设备上处于Active状态的虚拟转发器信息。
Master和Backup路由器均周期性发送该报文。
●Request报文：处于Backup状态的路由器如果不是VF Owner（Virtual Forwarder Owner，虚拟转发器拥有者），则发送Request报文，请求Master路由器为其分配虚拟MAC地址。
●Reply报文：Master路由器接收到Request报文后，将通过Reply报文为Backup路由器分配虚拟MAC地址。
收到Reply报文后，Backup路由器会创建虚拟MAC地址对应的虚拟转发器，该路由器称为此虚拟转发器的拥有者。
vrrp协议 (2)
VRRP协议概述VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）是一种用于在IP网络中实现路由器冗余的协议。
它允许多个路由器组成一个逻辑组，以提供冗余和负载均衡。
当主路由器故障时，备用路由器将接管路由功能，以确保网络的连通性不会中断。
VRRP是基于UDP的协议，运行在网络层（OSI模型的第三层）。
它使用虚拟IP地址作为路由器的默认网关，实现了负载均衡和故障恢复。
每个VRRP组中都有一个主路由器，其他路由器为备用路由器。
主路由器负责转发数据包，而备用路由器处于待命状态。
VRRP组VRRP协议使用VRRP组来管理路由器冗余。
每个VRRP组都由一个虚拟IP地址和一个VRRP组标识符组成。
虚拟IP地址用于接收和转发数据包，而VRRP组标识符用于在网络中唯一标识VRRP组。
每个VRRP组中都有一个优先级，主路由器的优先级最高，而备用路由器的优先级较低。
当主路由器故障时，备用路由器将根据优先级决定是否接管路由功能。
VRRP协议工作原理以下是VRRP协议的基本工作原理：1.路由器通过发送VRRP通告消息来宣告自己的存在。
这些通告消息包括VRRP组信息、本地优先级和路由器的状态信息。
2.所有路由器在同一个VRRP组中进行通信。
它们使用相同的虚拟IP地址和VRRP组标识符。
3.路由器在VRRP通告中指定了一个VRRP优先级。
优先级最高的路由器将成为主路由器，负责接收和转发数据包。
4.备用路由器不断检测主路由器的状态。
如果主路由器无法正常工作，则备用路由器将接管其职责。
5.备用路由器可以通过升高自身的优先级来成为新的主路由器。
这样可以确保网络流量始终得到良好的分流和负载均衡。
VRRP通告消息VRRP通告消息是VRRP协议中的关键组成部分。
它们用于路由器之间的通信和状态同步。
以下是VRRP通告消息的一些重要字段：•版本号：指示VRRP协议的版本。
•类型：指示通告消息的类型，如通告、问候、退出等。
虚拟路由冗余协议-VRRP
检查配置
检查VRRP的配置是否正确，包括 VRID、优先级、IP地址等，确保配置 参数符合要求。
路由协议
检查路由协议的配置，确保VRRP与 其他路由协议之间的协同工作正常。
VRRP优化建议
调整优先级
根据实际需求调整VRRP设备的优先级，以 实现更加合理的路由选择。
优化计时器
调整VRRP的计时器参数，如抢占延时和超 时时间，以更好地适应网络环境。
在该状态下，VRRP路由器作为备用路由器 ，不转发数据包，但监听主路由器的状态 。
主用状态(Master)
抢占状态(Preempt)
在该状态下，VRRP路由器作为主路由器， 负责转发数据包，并定期发送VRRP通告报 文。
在该状态下，VRRP路由器尝试重新成为主 路由器，发送VRRP通告报文并等待其他路 由器的响应。
虚拟路由冗余协议-VRRP
• VRRP概述 • VRRP配置 • VRRP状态机与定时器 • VRRP负载均衡与高可用性 • VRRP故障排除与优化 • VRRP与其他路由协议比较
01
VRRP概述
VRRP定义
虚拟路由冗余协议（VRRP）是一种路由协议，用 于实现网络设备之间的冗余和负载均衡。
VRRP通过选举机制选择一个虚拟路由器作为主路 由器，其他路由器作为备用路由器。
VRRP特点
VRRP通过冗余和负载均衡提高了网络的可靠性和性能。
VRRP支持手动配置优先级和抢占模式，以满足不同网 络环境的需求。
VRRP协议简单、易于配置和管理。
VRRP可以与其他路由协议（如OSPF、EIGRP等）配合 使用，实现更复杂的路由策略。
02
VRRP配置
VRRP路由器配置
确定虚拟路由器ID
m-lag加vrrp原理
m-lag加vrrp原理m-lag加vrrp是一种常见的网络冗余技术，用于提高网络的可靠性和可用性。
m-lag（Multi-chassis Link Aggregation）指的是将多个物理链路捆绑成一个逻辑链路，实现链路的冗余和负载均衡。
vrrp（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种网络协议，用于在多个路由器之间实现冗余，确保网络的连通性。
在传统的网络设计中，如果一个链路出现故障，会导致网络中断，从而影响用户的正常使用。
为了解决这个问题，可以使用m-lag技术。
m-lag将多个物理链路捆绑成一个逻辑链路，当其中一个物理链路出现故障时，可以通过其他物理链路继续提供网络服务，从而实现链路的冗余。
同时，m-lag还可以实现负载均衡，将流量均匀地分布在各个物理链路上，提高网络的性能和带宽利用率。
然而，m-lag只能在链路层提供冗余，而不能提供路由器的冗余。
为了解决这个问题，可以结合vrrp技术。
vrrp可以在多个路由器之间建立一个虚拟路由器，通过协调工作，确保网络的连通性。
当主路由器出现故障时，备用路由器会接管主路由器的工作，继续提供网络服务。
这样就实现了路由器的冗余，提高了网络的可靠性。
m-lag加vrrp的工作原理如下：首先，将多个路由器通过m-lag技术连接到一个交换机上，形成一个逻辑链路；然后，在这些路由器之间建立一个虚拟路由器，通过vrrp协议协调工作。
其中，一个路由器被选举为主路由器，负责处理网络流量，其他路由器则成为备用路由器，处于待命状态。
主路由器会定期发送vrrp广播消息，用于通知其他路由器自己的存在。
备用路由器收到广播消息后，会检查主路由器的状态，如果主路由器正常工作，则备用路由器保持待命状态；如果主路由器出现故障，则备用路由器会接管其工作，成为新的主路由器。
通过这种方式，m-lag加vrrp可以实现路由器的冗余，确保网络的连通性。
m-lag加vrrp的应用非常广泛，特别适用于对网络可靠性要求较高的场景，如数据中心、企业网络等。
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高者 将获 得 Ｍ ｓ ｒ ａｔ 角色 ． Ｒ Ｐ 议 的优先 级 范 围是 ｅ Ｖ Ｒ协 ０ ２ ５ 数值越 大 ， 明优先 级愈 高 ， 由器 的默认优 —５ ， 表 路
先 级为 １０ 其优 先级 的配置 原则 由管理 者根据 链路 ０， 的速度 、 由器性能 、 路 可靠性 以及管理策略进行设 定 。
・
１ ５ ５ ・
王 东 ： ＲＲＰ 议 实 现 园 区 网络 的 路 由 冗 余 和 负载 均 衡 Ｖ 协
在 Ｖ Ｒ 协 议 中 ，备 用 组 的Ｍａｔｒ 由器 定 期 ＲＰ ｓ 路 ｅ （ 默认 时间 １） 送组 播 报 文 ， 用 组 内 的备份 路 由 ｓ发 备 器通 过接 收的 组播 报文 了解 Ｍａｔｒ 行 状态 ，如果 ｓ 运 ｅ 连续３ 没有 收 到Ｍａｔｒ ｓ ｓ 发送 的组播 报 文 ，备用 路 由 ｅ 器就认 为Ｍａｔｒ 由器 已经 失效 ，备用 组 中的备 用 ｓ 路 ｅ
络通信 ． 配置时 ， 园区网络 主机 的默认 网关设置 在 将 为该 虚拟 路 由器 的Ｉ地 址 １ ２１．．５ 这样 园区 网 Ｐ ７ ．６１ ４， ２
络 内的主机 就将 与外部 网络通 信 的数 据发往 这个 虚
拟 的路 由器 ，但实 际 的数 据 转发 和Ａ Ｐ ￣ 由备用 Ｒ ，应 组 内Ｍａｔｒ 由器 执行 。 ｓ 路 ｅ 如果备 用组 内的Ｍａｔｒ 由 ｓ 路 ｅ 器 出现故 障 时 ，备 用组 内的其他 备用 路 由器 将会接
中 图分 类 号 ： Ｐ ０ Ｔ ３３ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ３ １ ８ （ ０ ０ ０ — １５ ０ １７ — ９ ０２ １ ）５ ０ ５ — ３
在 基于Ｔ Ｐ Ｃ 协议 的园 区网络 中 ． 了保证 园区 为
网络 内终 端设 备 （ Ｃ 能够 访 问外部 网络 ， 如Ｐ ） 就必 须
替 成 为新 的Ｍａｔ ，继 续 向 网络 内 的主机提 供路 由 ｓｒ ｅ
种 为 园 区网络终 端设 备 提 供默 认冗 余 网关 的协 议 ，
Ｖ Ｒ 使 园区 网络 的一组 路 由器组 成 一 台虚 拟路 由 Ｒ Ｐ
器 ， 之 为一个 Ｖ Ｒ 备用 组 ， 称 Ｒ Ｐ 它包 括 一个 活 动路 由
Ｒ 构 成一个 虚拟 路 由器 Ｒ，虚 拟路 由器拥 有 自己的 Ｃ
Ｉ 地 址 １ ２１．．５ ，这 个 地 址 称 为 虚 拟 路 由器 地 Ｐ ７ ．６１ ４ ２
址 。 同时 ，实际路 由器 Ｒ Ｒ 、 Ｃ Ａ、 Ｂ Ｒ 拥有 自己的Ｉ 地 Ｐ 址， 分别是 １ ２１ ．．、７ ． ． ２ １２１ ． ３ 园 区网 ７ ．６１１ １ ２１ １ 、７ ． １ 。 ６ ． ６ ．
给这些设备 配置默认 网关 （ 即缺省路 由 ） 。但是 ， 果 如
提供 默认 网关 的路 由器或 三 层交 换 机发 生 宕机 。 园
区 了 解决这个 问题 ， 我们 常设计 冗余 拓扑结 构 ， 用能 提 采 供冗余 网关 的Ｖ Ｒ 协议来保 证网络运行 的可靠性 。 Ｒ Ｐ
图１ ＶＲ Ｐ 用 组 示 意 图 Ｒ 备
在图１ ，Ｒ Ｐ 中 Ｖ Ｒ 使局 域 网一 组 路 由器Ｒ Ｒ Ａ、 Ｂ和
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ５ ２ １— ３ ０
作者简介： 王东 （ ９ ９ ） 男 ， １ ６ 一 ， 四川 资 阳人 ， 庆科 技 学 院 信 息 化 中心 工 程 师 ， 要 从 事 网络 管理 工 作 。 重 主
器Ｍａｔ 和若 干个备 用路 由器 ， ｓｒ ｅ 如图 １ 示 。 所
服务 ，从 而实现 网络 内 的主机不 间断地 与外部 网络 进行 通信 ， 保证 网络运 行 的可靠性 。 上述 活动路 由器
Ｍａｔｒ 备用 路 由器 之 间 的切 换 是 自动 进 行 的 ． ｓ 和 ｅ 对
园 区网络终 端设 备来说 是透 明 的 ，终端设 备无需 知 道其 具体 的实现 过程 。 在 Ｖ Ｒ 协议 中 ． ＲＰ 备用 组 内 的活动 路 由器Ｍａｔ ｓｒ ｅ 是按 路 由器 优 先级选 举产生 ， 选举过程 中 。 在 优先 级
器， 而数 据 的 实 际转 发 则 由Ｖ Ｒ 备 用 组 的 活 动路 由器 （ ｓ ｒ完 成 ， 旦 Ｍ ｓ ｒ Ｒ Ｐ Ｍａｔ ） ｅ 一 ａｔ 出现 故 障 ， 用 组 的 备用 路 由器 就按 ｅ 备 优 先级 选 举 产 生 新 的Ｍａｔｒ 替故 障设 备 承 担 的工 作 ，利 用 Ｖ Ｒ 协 议 定 义 的这 种 机 制 就 能 实 现 园 区 网络 的路 由冗 ｓ 接 ｅ ＲＰ 余 和负 载 均 衡 ， 证 园 区 网络 运 行 的 可 靠性 。 保 关 键词 ：Ｒ Ｐ 议 ； Ｖ Ｒ协 虚拟 路 由器 ； 动 路 由 器 ； 由冗 余 ； 活 路 负载 均 衡
第 ｌ ２卷 第 ５期
重庆科 技学 院学 报 （ 自然 科学 版 ）
２１ ０ ０年 １ ０月
Ｖ Ｒ 协议 实现 园区网络的路 由冗余和负载均衡 Ｒ Ｐ
王 东
（ 庆科技 学 院， 重 重庆 ４ １３ ） ０ ３ １
摘
要 ：Ｒ Ｐ 议 使 一 组 路 由器 组 成 一 台 虚拟 路 由器 ，园 区 网 络 终 端设 备 将访 问外 部 网络 的 数 据 发 送 给 虚 拟 路 由 Ｖ Ｒ协
络 内的主机 不知道 备用 组 内这些 实际 路 由器 的Ｉ地 Ｐ 址 ，而 仅 知 道 这 个 虚 拟 路 由 器 的 Ｉ Ｐ地 址
１ ２１ ．．５ 。 了能实现 园区 网络 的主机 与 外部 网 ７ ．６１ ４ 为 ２
１ ＶＲ 协 议 工 作 原 理 ＲＰ
Ｖ Ｒ （ ｉｕ ｌ ｏ ｔｒ ｅ ｕ ｄ ｎ ｙＰｏｏｏ１ 一 Ｒ ＰＶ ｒ ａ Ｒ ｕｅ ｄ ｎ ａ ｃ ｒｔｃｌ ｔ Ｒ 是
１ ２ １ ．．０ ２ ７ ．６１１ ／４ １ ２１ １１ ／４ ７ ．６．．１２ １ ２．６ １１ ／４ ７ １ ．．２２ ＧＷ ： ７ ． ６ １ ２ ４ ＧＷ ： ７ ．６． ．５ ＧＷ ：７ ． ６ １２ ４ １ ２ １ ． ．５ １ ２ １ １２ ４ １ ２ １ ．．５