11-网关冗余HSRP协议
网关冗余
一、网关冗余（一）网关冗余的基本知识：路由器冗余技术可分为：动态冗余和静态冗余两种。
动态冗余不太合适，所以只讲静态冗余1、静态路由冗余：(1)HSRP 热备份路由协议(cisco专有协议）(2) VRRP 虚拟路冗余协议(3)GLBP网关负载均衡(二) HSRP 详解1、HSRP特征：(1)一组路由器组成一个虚拟路由器，虚拟路由器有自已的IP和MAC地址。
组号取值范围0--255。
建议将vlan id作为hsrp组的标识符。
(2)一个HSRP路由组需两台以上路由器，一个为活跃路由器，一个为备用路由器，其他的为成员路由器。
优先级高的为活跃路由器。
默认优先级为100，取值范围0--255。
优先级相同，IP地址值最大的获胜。
(3)HSRP路由器组中，活跃路由器和备用路由器之间互传HELLO消息以示存在。
且活跃路由器和备用路由器把hello消息传给所有的HSRP组中的路由器。
但成员路由器只接收活跃路由器和备用路由器的HELLO消息，但不响应。
(4)成员路由器只接转发发给自已的数据包，但不转发发送给虚拟路由器的数据包(5)所有客户端把数据包发给虚拟路由器。
虚拟路由器收到数据包后由活跃路由器转发数据包。
当活跃路由器出现故障后，备份路由器接替活跃路由器的工作。
备份路由器也出错时，成员路由器争当活跃路由器,以转发数据包。
2、HSRP虚MAC地址00 00 0c 07 ac 2f //这个虚拟MAC地址的组成为：00 00 0c 为厂商编码；07 ac 为hsrp周知标记；2f 为hsrp组标识符，用十六进制表示方法,此处则表示组号为47（十六进制2f转为十进制后的值）show ip arp可显示虚拟ip对应的虚拟mac地址。
show standby也可显示。
3、HSRP负载均衡（1）一个网段或一个VLAN可以有多个HSRP 组, 最多可有255个组（2）一个路由器可以是一个hsrp组中的活跃路由器，同时可为另一个HSRP组中的备用路由器或成员路由器。
冗余
2)HSRP（Hot Standby Routing Protocol）(私有协议）（在三层交换机与路由器上可以做）·HSRP是一种网关冗余协议，它通过在冗余网关之间共享协议和MAC，提供不间断的IP路径冗余。
·HSRP在2个或多个路由器间创建虚拟MAC和虚拟IP，其实就是将多台物理的路由器组合成一台虚拟路由器。
主机的网关设为此虚拟IP就可以了。
·HSRP的hello包包含priority(默认100)，hello间隔（默认3S），holdtime(默认10S),虚拟网关IP·HSRP的hello包发向组播地址224.0.0.2(所有路由器)·HSRP路由器的默认优先级是100，优先级相同的情况下比较IP地址，越大越优。
·一个HSRP组可以包含多台路由器，在一个稳定的组里面只有两台路由器发送hello 包，一台是active路由器，一台是备份路由器，其它路由器不发送hello包，但都处于监听状态。
·HSRP可以配置多个组，配多个组的目地是为了做负载分担·虚拟MAC地址：前40位固定(0000.0c)，将HSRP的组标识符换成十六进制，接到最后就可以了例如：HSRP组为47，换成十六进制是2fMAC地址前40位为0000.0c07.ac最后得到：0000.0c07.ac2f·HSRP状态：1、Initial All routers begin in the initial state, when HSRP is not running (初始状态,如果手动配置虚拟IP，直接跳到Listen状态）2、learn (没有收到hello包，没有虚拟ip地址,等待收到hello包)3、listen（收到hello包，有了虚拟ip地址,除了active和standby，其它路由器都是这个状态）4、speak (周期发送hello包，开始选active和standby router)5、Standby （没选到active的，除了active外优先级最高的router，会继续发hello包，只有一个）6、active （选到的转发的router，会继续发hello包，只有一个）例：R1、R2、R3运行路由协议，宣告所有接口。
网关冗余
HSRP的基本配置
配置一个接口参加HSRP备份组
配置HSRP优先级
配置HSRP占先权 配置Hello消息计时器 配置HSRP端口跟踪 显示HSRP的状态
HSRP的基本配置
1.配置一个接口以参与HSRP备份组，成为HSRP的成员 Router (config –if)#standby group-number ip virtual-ip-address 2.配置路由器接口在组内的优先级(缺省为100) Rou(config –if) Standby group-number priority priority-number 3.配置同一个HSRP组中所有设备的抢占 Router (config –if) standby group-number preempt 4.配置HELLO消息计时器：前面讲过活跃路由器和备份路由器通过发送 HELLO消息来说明它现在的身份。 Router (config)#standby group-number timers hellotime holdtime ①. Hellotime:是以秒来计算的，来定义HELLO消息之间的间隔;默认是3秒 ②. Holdtime:是以秒来计算的，来定义活跃或是备份路由器在宣布失效之前 的时间，从1～255，缺省为10秒。也就是是说：路由器在 3个HELLO消息的 间隔内如果还是没有收到 HELLO 包，宣告现在这台路由器已经失效了。 要 恢复到缺省的备份计时器值：no standby group timers命令。
跟踪对象
• Standby命令可以跟踪接口或对象。 • 跟踪对象使用track命令定义。 – Track 编号 interface检查线路协议。 – Track 编号 ip route检查网络可达性(即是否存在该路由)。 – Track 编号 list定义更复杂的条件。 – Track 编号 rtr检查诸如IP SLA的参数等。
hsrp工作原理概念
hsrp工作原理概念HSRP（Hot Standby Router Protocol）是一种网络协议，它为路由器提供了一种机制，以确保在主路由器发生故障时，备份路由器能够快速接管网络连接，从而保持网络的连通性和可靠性。
一、HSRP工作原理HSRP协议在路由器之间建立了一个虚拟IP地址，这个虚拟IP地址充当网络中所有主机之间的默认网关。
当主路由器正常运行时，它负责处理所有到达虚拟IP 地址的数据包。
如果主路由器发生故障，备份路由器将接管虚拟IP地址，从而接管数据包的传输。
HSRP协议使用UDP协议进行通信，主路由器和备份路由器之间通过定期发送Hello消息来保持通信。
当备份路由器没有收到Hello消息时，它会认为主路由器已经发生故障，然后接管虚拟IP地址。
二、HSRP的优点HSRP的优点包括：1. 提高网络可靠性：HSRP确保在网络中主路由器发生故障时，备份路由器能够快速接管，从而保持网络的连通性。
2. 简化网络设计：HSRP使得网络设计者无需为每个主机配置多个默认网关，只需配置一个虚拟IP地址即可。
3. 负载均衡：HSRP支持多个备份路由器，当主路由器发生故障时，备份路由器可以分担数据传输负载，从而提高网络性能。
4. 自动切换：HSRP能够自动检测主路由器和备份路由器的状态，无需人工干预。
三、HSRP的配置要配置HSRP，需要执行以下步骤：1. 为主路由器和备份路由器分配IP地址和其他必要的配置。
2. 在主路由器和备份路由器上启用HSRP。
通常可以通过路由器的管理界面或命令行界面进行配置。
3. 配置虚拟IP地址。
这个虚拟IP地址应该是在网络中未被使用的IP地址，它将成为主机之间的默认网关。
4. 配置优先级。
可以为每个路由器设置优先级，以便在发生故障时确定哪个路由器应该成为主路由器。
5. 配置认证。
为了防止非法路由器接管虚拟IP地址，可以配置认证来确保只有合法的路由器能够参与HSRP。
6. 确认配置是否正确。
hsrp的工作原理
hsrp的工作原理
HSRP（Hot Standby Router Protocol）是一种冗余路由器协议，用于在网关设备出现故障时实现快速切换和高可用性。
其工作原理如下：
1. 一个HSRP组中有一个主路由器和多个备用路由器。
主路由器负责正常转发网络流量，而备用路由器则处于待命状态，监测主路由器的状态并准备接管流量转发。
2. HSRP组中的所有路由器必须使用相同的组号，并配置为相
同的虚拟IP地址，该IP地址用作默认网关。
主路由器会发送
虚拟IP地址的ARP请求，从而将它与其物理MAC地址绑定。
3. 主路由器周期性地发送Hello消息，以通知备用路由器自己
的存在。
备用路由器在一定时间内没有收到主路由器的Hello
消息时，会认为主路由器故障，进而发起备用路由器之间的选举过程。
4. 当一个备用路由器发现主路由器故障后，它会发送一个通知消息，建议自己成为新的主路由器。
其他备用路由器接收到通知消息后，会比较自己的优先级并选择具有最高优先级的路由器作为新的主路由器。
5. 新的主路由器将更新虚拟IP地址与物理MAC地址的映射，并通过发送Gratuitous ARP消息更新网络中所有设备的ARP
缓存。
6. 一旦备用路由器成为新的主路由器，它将立即开始接管流量，并继续周期性地发送Hello消息以保持网络中的存活状态。
通过使用HSRP，网络管理员可以实现对网络流量的快速切换，从而实现高可用性和故障恢复。
HSRP
这部分的讲解要结合幻灯片高可用性：1.HSRP（Hot Standby Routing Protocol）：热备份路由协议2.VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）：虚拟路由器冗余协议3.GLBP（Gateway load Balancing Protocol）：网关负载均衡协议这3个协议都是用来保证网关的备份的HSRP1.思科私有的2.一个虚拟IP地址，一个虚拟MAC地址虚拟IP地址不能和真实IP地址相同虚拟MAC地址：0000.0c07.acXX，其中XX是组号3.一主一辅4.HSRP默认优先级是100，被跟踪的接口不可用后优先级默认降低105.HSRP的6种状态（1）Initial：初始状态，修改配置或接口刚启动时处于这个状态（2）Learn：学习状态，等待活跃路由器发送Hello 消息，收到后就进入监听状态（3）Listen：监听状态，在HSRP组中，除活跃路由器和备用路由器外，其他路由器都处于这种状态。
说白了，这个状态就是用来选举的，如果被选举是备用状态或者是活跃状态，就进入speak状态（4）speak：发言状态，处于发言状态的路由器定期地发送Hello消息，如果在speak状态发现了更优秀的Hello包，此时就转化成listen状态（5）Standby：备用状态，定期发送Hello消息（6）Active：活跃状态，定期发送Hello消息HSRP使用的包：hello，辞职和政变6.配置的时候一定要禁用定向广播命令是：no ip redirects7.关于HSRP的实验（1）路由器上基本配置（2）交换机上基本配置（3）跟踪（4）负载均衡8配置主设备配置3句话standby 1 ip 虚拟IP地址standby 1 preempt //让设备支持抢占功能standby 1 priority 优先级备份设备配置2句话standby 1 ip 虚拟IP地址standby 1 preemptVRRP1.公有的2.一个虚拟IP地址，一个虚拟MAC地址虚拟IP地址可以和真实IP地址相同虚拟MAC地址：0000.5e00.01XX，其中XX是组号3.一主多辅4.VRRP默认优先级是100，不支持跟踪5.协议号112，组播地址224.0.0.18，默认通告间隔1s6.VRRP默认有抢占机制7.关于VRRP的实验（1）路由器上基本配置（2）交换机上基本配置（3）负载均衡HSRP与VRRP之间的区别：1.HSRP是私有的，VRRP是共有的2.HSRP是一主一辅，VRRP是一主多辅3.HSRP支持跟踪，VRRP没有跟踪机制4.HSRP的虚拟IP地址不能和真实IP地址相同，VRRP的虚拟IP地址和真实的IP地址相同5.HSRP中主、辅设备都发送Hello包，VRRP中只有主设备发送Hello包GLBP1.思科私有的2.一个虚拟IP地址，多个虚拟MAC地址3.GLBP和HSRP，VRRP的最大不同在于：可以提供负载均衡4.两个术语：（1）AVF：active virtual forwarder（2）AVG：active virtual gateway5.GLBP的工作原理：（1）GLBP组选举一个AVG,所有组成员都叫做AVF （2）AVG给整个组分配虚拟MAC地址，即每个AVF分配到一个虚拟MAC地址（3）AVG负责回复用户的ARP请求，每次给的虚拟MAC 地址不同，以这种方式实现负载均衡（4）每个AVF负责转发自己负责的那个虚拟MAC的数据6.GLBP支持3种负载均衡的模式（1）host-dependent：确保主机始终使用同一个虚拟MAC地址（2）round-robin：每次轮流地分配AVF的虚拟MAC地址（3）weighted：前往AVF的流量取决于AVF的权重7.关于GLBP的实验（1）路由器上基本配置（2）交换机上基本配置。
HSRP协议热备份路由协议的故障切换机制
HSRP协议热备份路由协议的故障切换机制HSRP（Hot Standby Router Protocol）热备份路由协议是一种用于提高网络可靠性和冗余性的协议，常用于企业和组织的网络架构中。
本文将介绍HSRP协议以及其故障切换机制，以帮助读者更好地理解和应用这一协议。
1. HSRP协议概述HSRP协议是一种第一层和第三层中的路由协议，通过将多台路由器组合为一个虚拟路由器来提供高可用性。
在这个虚拟路由器中，一个路由器被选为主路由器，其他路由器作为备份路由器提供冗余。
主路由器接收并转发进入虚拟路由器的数据流量，备份路由器则处于监听状态。
2. HSRP协议的工作原理在HSRP协议中，虚拟路由器被赋予一个虚拟IP地址，用于将数据流量转发到虚拟路由器的设备。
主路由器负责处理虚拟IP地址，备份路由器处于备份状态以便在主路由器故障时接管。
3. HSRP协议的故障切换机制在正常情况下，主路由器会周期性地发送HSRP Hello消息以维持虚拟路由器的正常工作。
当备份路由器连续一段时间没有收到主路由器的Hello消息时，将会宣布自己为新的主路由器，并更新虚拟路由器的MAC地址。
这个过程叫做故障切换。
故障切换过程如下：- 备份路由器宣布自己为新的主路由器。
- 新的主路由器将立即发送 Gratuitous ARP 报文，以更新其他设备的 ARP 缓存并告知它们虚拟IP地址的变化。
- 虚拟路由器的状态和虚拟IP地址更新为新的主路由器。
- 备份路由器继续监听，等待主路由器的故障恢复。
4. HSRP协议的配置方法在实际应用中，配置HSRP协议需要以下几个步骤：- 配置虚拟IP地址和组号。
- 配置路由器的优先级，优先级高的被选定为主路由器。
- 配置HSRP Hello时间间隔，即主路由器发送Hello消息的频率。
- 配置HSRP延迟时间，即故障切换发生时的等待时间。
5. HSRP协议的优势和应用场景HSRP协议具有以下优势：- 提供高可用性和冗余性，当主路由器发生故障时，备份路由器可以快速接管。
HSRP实验指导书
HSRP实验实验6-1HSRP实验学习目标•了解网关冗余技术。
•配置HSRP实现对业务网关的冗余原理HSRP 是Cisco 的专有协议。
HSRP（Hot Standby Router Protocol）把多台路由器组成一个“热备份组”，形成一个虚拟路由器。
这个组内只有一个路由器是活动的（Active），并由它来转发数据包，如果活动路由器发生了故障，备份路由器将成为活动路由器。
从网络内的主机来看，网关并没有改变。
HSRP 路由器利用HELLO 包来互相监听各自的存在。
当路由器长时间没有接收到HELLO包，就认为活动路由器故障，备份路由器就会成为活动路由器。
HSRP 协议利用优先级决定哪个路由器成为活动路由器。
如果一个路由器的优先级比其它路由器的优先级高，则该路由器成为活动路由器。
路由器的缺省优先级是100。
一个组中，最多有一个活动路由器和一个备份路由器。
拓扑图图1拓扑操作步骤步骤一配置汇聚交换机HSRP1、将《VLAN间路由实验》中保存的拓扑打开，要求服务器区设备访问网络主走SW1，图书馆区设备访问网络主走SW2，交换机管理网段主走SW1。
步骤二配置服务器区域VLAN101 HSRP。
1、VLAN101 standby 10.X.0.13、在SW1上关闭F0/1接口验证HSRP切换过程4、在SW1上开启F0/1接口验证HSRP回切过程步骤三配置图书馆区域VLAN103 HSRP 1、VLAN103 standby 10.X.2.12、查看HSRP状态步骤四配置管理VLAN2 HSRP 1、VLAN2 standby 10.X.129.254步骤五设置二层交换机缺省网关及PC机IP参数1、设置SW3-SW6缺省网关（由于模拟器只支持HSRP配置，不支持具体功能，所以接入交换机网关配置为10.0.129.1，本应为standby IP）2、设置PC1 和PC3的IP地址等参数（由于模拟器只支持HSRP配置，不支持具体功能，所以PC1网关配置为10.0.0.251，所以PC3网关配置为10.0.2.252，本应为standby IP）步骤六保存配置1、全网设备保存配置，防止掉电配置丢失。
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HSRP
• HSRP 路由器发送的多播消息有以下三种：
– HELLO: HELLO 消息通知其它路由器发送路由器 的 HSRP 优先级和状态信息，HSRP 路由器默认为 每 3 秒钟发送一个 HELLO 消息； – Coup：当一个备用路由器变为一个活动路由器时 发送一个 coup 消息； – Resign：当活动路由器要宕机或者当有优先级更高 的路由器发送 HELLO 消息时，主动发送一个 resign 消息。
HSRP
HSRP
• HSRP 路由器利用 HELLO 包来互相监听各 自的存在。当备份路由器长时间没有接收到 HELLO包，就认为活动路由器故障，备份路 由器就会成为活动路由器。 • HSRP 协议利用优先级决定组内哪个路由器 成为活动路由器。
– 如果一个路由器的优先级比其它路由器的优先级高， 则该路由器成为活动路由器。 – 路由器的缺省优先级是 100。 – 一个组中，最多有一个活动路由器。
HSRP配置命令
1. 指定热备份组的组号和虚拟ip 地址
standby 组号 ip ip地址
– – 组号：取值为0-255，如果是一个备用组，可以不输入组号，默认为0 ip地址：是虚拟的ip地址，不能为接口上的地址
2. 指定备份组的优先级别
standby 组号 priority 优先级别
– 优先级：取值为1-255，默认为100，数值越大级别越高
• R1(config-if)#standby 1 track s0/0/0 30
//跟踪的是 s0/0/0 接口，如果该接口故障，优先级降低 30,，默认降低 10，模拟软件PT只支持10。
HSRP配置举例
RA:
(config)#int f0/0 (config-if)#ip add 172.16.10.1 255.255.255.0 (config-if)#standby 1 ip 172.16.10.254 (config-if)#standby 1 preempt (config-if)#standb# config terminal RA(config)# interface f0/0 RA(config-if)# ip address 172.16.10.1 255.255.255.0 RA(config-if)# standby 1 ip 172.16.10.254 RA(config-if)# standby 1 priority 120 RA(config-if)# standby 1 preempt RA(config-if)# standby 2 ip 172.16.10.253 RA(config-if)# standby 2 preempt RA(config-if)# end
HSRP配置举例
RB# configure terminal RB(config)# interface f0/0 RB(config-if)# ip address 172.16.10.2 255.255.255.0 RB(config-if)# standby 1 ip 172.16.10.254 RB(config-if)# standby 1 preempt RB(config-if)# standby 2 ip 172.16.10.253 RB(config-if)# standby 2 priority 120 RB(config-if)# standby 2 preempt RB(config-if)# end
实验步骤
1. 连接拓扑图，搭建环境 2. 配置 IP 地址、路由协议等，使得网络连通
– – – – – – – – R3(config)#interface GigabitEthernet0/0 R3(config-if)#ip address 192.168.13.3 255.255.255.0 R3(config)#interface Serial0/0/1 R3(config-if)#ip address 192.168.23.3 255.255.255.0 R3(config)#router rip R3(config-router)#network 192.168.23.0 R3(config-router)#network 192.168.13.0 R3(config-router)#passive-interface GigabitEthernet0/0
• PC0的网关可以选择任一台路由器设置
• 此时用PC0去pingPC1，可以通~~~网络全部 互通
实验步骤
1. 连接拓扑图，搭建环境 2. 配置 IP 地址、路由协议等，使得网络连通 3. 配置 HSRP
– R1(config)#interface g0/0 – R1(config-if)#standby 1 ip 192.168.13.254
网关冗余与负载均衡
概述
• 作为网关的路由器故障了，有什么办法？ • HSRP 和 VRRP 是最常用的网关冗余技术
– HSRP 是 Cisco 的专有协议。 – VRRP 的工作原理和 HSRP 非常类似，不过 VRRP 是国际上的标准，允许在不同厂商的设备之间运行。
• 我们希望在冗余的同时，能同时实现负载平衡， 以充分利用设备的能力，GLBP 同时提供了冗 余和负载平衡的能力
• R1(config-if)#standby 1 priority 120
//配置 HSRP 的优先级，如果不设置该项，缺省优先级为 100，该值越 大抢占为活动路由器的优先权越高。
• R1(config-if)#standby 1 preempt
//该设置允许该路由器在优先级是最高时成为活动路由器。如果不设置， 即使该路由器权值再高，也可能不会成为活动路由器。
HSRP配置命令
• R1(config)#interface g0/0 • R1(config-if)#standby 1 ip 192.168.13.254
//启用 HSRP 功能，1 为 standby 的组号，192.168.13.254为虚拟 IP 地 址。相同组号的路由器属于同一个 HSRP 组，所有属于同一个 HSRP 组的路由器的虚拟地址必须一致
3. 指定抢占模式
当活动路由器失效后，备份路由器马上替换为活动路由器，不需要时间等待
standby 组号 preempt [delay 秒数]
– delay：取值为0-3600（1小时）
4. 设置端口跟踪（可选）
standby 组号 track 端口号 降低的优先级数值
– 若该端口故障 降低的优先级别：默认为10，可设置其他值，须合理设置，使得网络中 的活动路由器合理切换。端口恢复之后该优先级会自动增加该值。
多组HSRP
• 为了方便负载均衡，同一台路由器可以是同 一个网段或vlan中多个hsrp备用组的成员。 • 配置多个备用组可进一步提高冗余性，在网 络中均衡负载，提高冗余路由器的使用率。 • 路由器在为一个hsrp组转发通信流的同时，可 以在另一个hsrp组中处于备用或监听状态。 • 每个备用组都模拟一个虚拟路由器。在vlan或 接口上，最多可以有255个备用组
实验步骤
1. 连接拓扑图，搭建环境 2. 配置 IP 地址、路由协议等，使得网络连通
– – – – – – – – – – – – – R2(config)#int g0/0 R2(config-if)#ip address 192.168.20.2 255.255.255.0 R2(config)#int s0/0/0 R2(config-if)#clock rate 128000 R2(config-if)#ip address 192.168.12.2 255.255.255.0 R2(config)#int s0/0/1 R2(config-if)#clock rate 128000 R2(config-if)#ip address 192.168.23.2 255.255.255.0 R2(config)#router rip R2(config-router)#network 192.168.12.0 R2(config-router)#network 192.168.23.0 R2(config-router)#network 192.168.20.0 R2(config-router)#passive-interface GigabitEthernet0/0
//启用 HSRP 功能，并设置虚拟 IP 地址
– R1(config-if)#standby 1 priority 110
//配置 HSRP 优先级
– R1(config-if)#standby 1 preempt
//该设置允许该路由器在优先级是最高时成为活动路由器
实验步骤
1. 连接拓扑图，搭建环境 2. 配置 IP 地址、路由协议等，使得网络连通 3. 配置 HSRP
实验目的
1、理解 HSRP 的工作原理 2、掌握 HSRP 的配置
实验拓扑
实验步骤
1. 连接拓扑图，搭建环境 2. 配置 IP 地址、路由协议等，使得网络连通
– – – – – – – – R1(config)#interface Gi0/0 R1(config-if)#ip address 192.168.13.1 255.255.255.0 R1(config)#interface S0/0/0 R1(config-if)#ip add 192.168.12.1 255.255.255.0 R1(config)#router rip R1(config-router)#network 192.168.12.0 R1(config-router)#network 192.168.13.0 R1(config-router)#passive-interface GigabitEthernet0/0 //之所以把 g0/0 接口设为被动接口，是防止从该接口 发送 RIP 信息给 R3，防止RIP回环。