虚拟路由冗余协议VRRP概述

　　VRRP(VirtualRouterRedundancyProtocol,虚拟路由冗余协议)是一种容错协议。通常，一个网络内的所有主机都设置一条缺省路由，这样，主机发出的目的地址不在本网段的报文将被通过缺省路由发往路由器RouterA，从而实现了主机与外部网络的通信。当路由器RouterA坏掉时，本网段内所有以RouterA为缺省路由下一跳的主机将断掉与外部的通信产生单点故障。VRRP就是为解决上述问题而提出的，它为具有多播组播或广播能力的局域网(如：以太网)设计。

　　VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol 虚拟路由器冗余协议)的工作原理和HSRP非常类似，不过VRRP是国际标准，允许在不同厂商的设备之间的运行。VRRP中虚拟网关的地址可以和接口上的地址相同，VRRP中接口只有3个状态：初始状态(Initial)、主状态(Master)和备份状态(Backup)。

　　VRRP和HSRP比较

　　和HSRP一样，VRRP根据优先级来确定备份组中每台路由器的角色(Master路由器或Backup路由器)。优先级越高，则越有可能成为Master路由器。VRRP优先级的取值范围为0-255(数值越大表明优先级越高)，可配置的范围是1-254，优先级0为系统保留给特殊用途来使用，优先级255则是系统保留给IP地址拥有者使用。当路由器为IP地址拥有者时，其优先级始终为255。因此，当备份组内存在IP地址拥有者时，只要其工作正常就为Master路由器。

　　VRRP将局域网的一组路由器(包括一个Master即活动路由器和若干个 Backup即备份路由器)组织成一个虚拟路由器，称之为一个备份组。这个虚拟的路由器拥有自己的IP地址10.100.10.1(这个IP地址可以和备份组内的某个路由器的接口地址相同，相同的则称为ip拥有者)，备份组内的路由器也有自己的IP地址(如Master的IP地址为 10.100.10.2,Backup的IP地址为10.100.10.3)。局域网内的主机仅仅知道这个虚拟路由器的IP地址10.100.10.1, 而并不知道具体的Master路由器的IP地址10.100.10.2以及Backup路由器的IP地址10.100.10.3.[1]它们将自己的缺省路由下一跳地址设置为该虚拟路由器的IP地址10.100.10.1.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。如果备份组内的 Master路由器坏掉，Backup路由器将会通过选举策略选出一个新的Master路由器，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。

　　工作原理

　　一个VRRP路由器有唯一的标识：VRID,范围为0-255该路由器对外表现为唯一的虚拟MAC地址，地址的格式为00-00-5E- 00-01-[VRID]主控路由器负责对ARP请求用该MAC地址做应答这样，无论如何切换，保证给终端设备的是唯一一致的IP和MAC地址，减少了切换对终端设备的影响。

　　VRRP控制报文只有一种：VRRP通告(advertisement)它使用IP多播数据包进行封装，组地址为224.0.0.18,发布范围只限于同一局域网内这保证了VRID在不同网络中可以重复使用为了减少网络带宽消耗只有主控路由器才可以周期性的发送VRRP通告报文备份路由器在连续三个通告间隔内收不到VRRP或收到优先级为0的通告后启动新的一轮VRRP选举。

　　在VRRP路由器组中，按优先级选举主控路由器，VRRP协议中优先级范围是0-255若VRRP路由器的IP地址和虚拟路由器的接口IP地址相同，则称该虚拟路由器作VRRP组中的IP地址所有者;IP地址所有者自动具有最高优先级：255优先级0一般用在IP地址所有者主动放弃主控者角色时使用可配置的优先级范围为1-254优先级的配置原则可以依据链路的速度和成本路由器性能和可靠性以及其它管理策略设定主控路由器的选举中，高优先级的虚拟路由器获胜，因此，如果在VRRP组中有IP地址所有者，则它总是作为主控路由的角色出现对于相同优先级的候选路由器，按照IP地址大小顺序选举VRRP还提供了优先级抢占策略，如果配置了该策略，高优先级的备份路由器便会剥夺当前低优先级的主控路由器而成为新的主控路由器。

　　为了保证VRRP协议的安全性，提供了两种安全认证措施：明文认证和IP头认证明文认证方式要求：在加入一个VRRP路由器组时，必须同时提供相同的VRID和明文密码适合于避免在局域网内的配置错误，但不能防止通过网络监听方式获得密码IP头认证的方式提供了更高的安全性，能够防止报文重放和修改等攻击。

　　VRRP的报文格式

　　①Version 版本：指示VRRP的版本信息。Cisco默认支持的是Version2。

　　②Type 包类型：只有一种类型，即Advertisement(VRRP通告报文)，该字段取值为1。

　　③Virtual Rtr ID 虚拟路由ID：虚拟路由器号(即备份组号)，取值范围为1-255。

　　④Priority 优先级：路由器在备份组中的优先级，取值范围为0-255，数值越大表明优先级越高。

　　⑤Count IP Addrs IP地址数：备份组虚拟IP地址的个数。1个备份组可对应多个虚拟IP地址。

　　⑥Auth Type 认证码：该值为0表示无认证，为1表示简单字符认证，为2表示MD5认证。

　　⑦Adver Int 通告时间间隔：发送通告报文的时间间隔。在VRRP Version2中单位为秒，默认值为1秒。

　　⑧Checksum 校验和：16位校验和，用于检测VRRP报文中的数据破坏情况。

　　⑨IP address 虚拟IP地址：备份组虚拟IP地址表项。

　　⑩Authentication data 认证数据：验证字，目前只用于简单字符认证，对于其它认证方式一律填0。

　　VRRP的3个定时器

　　通告时间间隔定时器(Advertisement Interval)：VRRP备份组中的Master路由器会定时发送VRRP通告报文，通知备份组内的路由器自己工作正常。用户可以通过设置VRRP定时器来调整Master路由器发送VRRP通告报文的时间间隔。默认值为1秒。

　　时滞时间定时器：该值的计算方式为(256 - 优先级)/256，单位为秒。

　　主用失效时间间隔定时器(Master Down Interval)：如果Backup路由器在等待了3个间隔时间后，依然没有收到VRRP通告报文，则认为自己是Master路由器，并对外发送VRRP通告报文，重新进行Master路由器选举。Backup路由器并不会立即抢占成为Master，而是等待一定时间(时滞时间)后，才会对外发送VRRP通告报文取代原来的Master路由器。因此该定时器值 = 3 × 通告时间间隔 + (256 - 优先级)/256秒。

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