VRRP路由协议详解!

VRRP将局域网的一组路由器，如图二中的RouterA和RouterB 组织成一个虚拟的路由器。这个虚拟的路由器拥有自己的IP地址192.168.1.3，称为路由器的虚拟IP地址。同时，物理路由器RouterA ，RouterB也有自己的IP地址（如RouterA的IP地址为192.168.1.1，RouterB的IP地址为192.168.1.2）。局域网内的主机仅仅知道这个虚拟路由器的IP地址192.168.1.3，而并不知道备份组内具体路由器的IP地址。在配置时，将局域网主机的默认网关设置为该虚拟路由器的IP地址192.168.1.3.于是，网络内的主机就通过这个虚拟的路由器来与其它网络进行通信，实际的数据处理由备份组内Master路由器执行。如果备份组内的Master路由器出现故障时，备份组内的其它Backup路由器将会接替成为新的Master，继续向网络内的主机提供路由服务。从而实现网络内的主机不间断地与外部网络进行通信。

    VRRP通过多台路由器实现冗余，任何时候只有一台路由器为主路由器，其他的为备份路由器。路由器间的切换对用户是完全透明的，用户不必关心具体过程，只要把缺省路由器设为虚拟路由器的IP地址即可。路由器间的切换过程：

    ⑴ VRRP协议采用竞选的方法选择主路由器。比较各台路由器优先级的大小，优先级最大的为主路由器，状态变为Master. 若路由器的优先级相同，则比较网络接口的主IP地址，主IP地址大的就成为主路由器，由它提供实际的路由服务。

    ⑵ 主路由器选出后，其它路由器作为备份路由器，并通过主路由器发出的VRRP报文监测主路由器的状态。当主路由器正常工作时，它会每隔一段时间发送一个VRRP组播报文，以通知备份路由器，主路由器处于正常工作状态。如果组内的备份路由器长时间没有接收到来自主路由器的报文，则将自己状态转为Master .当组内有多台备份路由器时，重复第1步的竞选过程。通过这样一个过程就会将优先级最大的路由器选成新的主路由器，从而实现VRRP的备份功能。

    3 VRRP技术应用于大型园区网络

    VRRP技术不但用于上述局域网连接外网的路由器的备份，还广泛用于大型园区网络核心层的冗余备份。在大型园区网络中，核心层处于网络的中心，网络之间的大量数据都通过核心层设备进行交换，同时承担不同VLAN之间路由的功能。核心层设备一旦宕机，整个网络即面临瘫痪。因此，在园区网络设计中，核心设备的选择，一方面要求其具有强大的数据交换能力，另一方面要求其具有较高的可靠性，一般选择高端核心三层交换机。同时，为进一步提高核心层的可靠性，避免核心层设备宕机造成整个网络瘫痪，一般在核心层再放置一台设备，作为另一台设备的备份，一旦主用设备整机出现故障，立即切换到备用设备，确保网络核心层的高度可靠性。

    核心层三层交换机的切换需要应用VRRP技术。如图3所示（为简便起见，以两层结构的网络为例），为提高网络的可靠性，在网络核心层放置两台三层交换机（S1、S2），接入层（SW1、SW2、…、SWn）分别连接两台核心交换机。在大型园区网络中，为抑制信号，提高网络的性能，同时实现网络的安全访问控制，一般根据具体情况将整个网络分成多个不同的VLAN，V LAN中主机的默认网关设置为三层交换机上VLAN的接口地址。

    图3 VRRP在园区网络中的应用

    VRRP协议将网络中两台三层交换机（S1、S2）组成VRRP备份组，针对于网络中每一个VLAN接口，备份组都拥有一个虚拟缺省网关地址。如图以VLAN3为例，VRRP备份组设置VLAN3的虚拟IP地址（譬如：192.168.3.1），备份组中S1、S2同时分别拥有自己的VLAN3的接口IP（譬如分别为：192.168.3.2，192.168.3.3），VLAN3内主机的默认网关则设为VRRP备份组VLAN3的虚拟IP地址（192.168.3.1）。VLAN3内的主机通过这个虚拟IP访问VLAN3之外的网络资源，但实际的数据处理有备份组内活动（Master）交换机执行。如果活动交换机发生了故障，VRRP协议将自动由备份交换机（Backup）来替代活动交换机。由于网络内的终端配置了VRRP虚拟网关地址，发生故障时，虚拟交换机没有改变，主机仍然保持连接，网络将不会受到单点故障的影响，这样就很好地解决了网络中核心交换机切换的问题。

    4 VRRP用于负载均衡

    在VRRP 中，允许一台路由器加入多个备份组，通过多备份组设置可以实现负荷分担。

    如图二所示，路由器RouterA作为备份组1的Master路由器，同时又为备份组2 的Backup备份路由器。而路由器RouterB正相反，作为备份组2 的Master，并为备份组1 的Backup备份路由器。一部分主机使用备份组1 的虚拟IP作网关，另一部分主机使用备份组2的虚拟IP作为网关。这样，既达到分担数据流，又实现相互备份的目的。

 路由器配置（实际IP, RouterA :192.168.1.1/24，RouterB：192.168.1.2/24）

	备份组1	备份组2
虚拟IP	192.168.1.3	192.168.1.4
备份组成员	Master:RouterA，Backup：RouterB	Master:RouterB，Backup：RouterA

局域网主机配置（假如网络有100台主机）

	PC1——PC50	PC51——PC100
IP Address	192.168.1.X/24	192.168.1.X/24
Gateway	192.168.1.3	192.168.1.4

    两台路由器互为备份。在路由器正常时，两台路由器各自分担一部分数据流量；当其中一台路由器出现故障时，另一台路由器就会自动分担起所有数据流量，数据的传输不会受到任何的影响。这样既达到负载均衡，又实现相互备份的目的。

    5 结论

    对于使用固定网关的网络，当此网关出现故障时，要想将故障对用户的影响降低到最小，VRRP协议无疑是最低价的选择。对于使用多个网关的网络中可以使用VRRP协议让不同的网关之间互相备份，这样既不会增加网络设备，同时又达到了份的目的，使发生时用户的损失降至最低。而且VRRP 是RFC 标准协议，能方便地实现各厂家设备间的互通。正是由于VRRP 具有这些优点，使得它成为建设一个稳定可靠网络所需的有力工具