一 協(xié)議概述  

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     在基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡中,為了保證不直接物理連接的設備之間的通信,必須指定路由.目前常用的指定路由的方法有兩種:一種是通過路由協(xié)議(比如:內部路由協(xié)議RIP和OSPF)動態(tài)學習;另一種是靜態(tài)配置.在每一個終端都運行動態(tài)路由協(xié)議是不現(xiàn)實的,大多客戶端操作系統(tǒng)平臺都不支持動態(tài)路由協(xié)議,因此普遍采用對終端IP設備靜態(tài)路由配置,一般是給終端設備指定一個或者多個默認網(wǎng)關(Default Gateway).靜態(tài)路由的方法簡化了網(wǎng)絡管理的復雜度和減輕了終端設備的通信開銷,但是它仍然有一個缺點:如果作為默認網(wǎng)關的路由器損壞,所有使用該網(wǎng)關為下一跳主機的通信必然要中斷.即便配置了多個默認網(wǎng)關,如不重新啟動終端設備,也不能切換到新的網(wǎng)關.采用虛擬路由冗余協(xié)議 (Virtual Router Redundancy Protocol,簡稱VRRP)可以很好的避免靜態(tài)指定網(wǎng)關的缺陷.

     在VRRP協(xié)議中,有兩組重要的概念:VRRP路由器和虛擬路由器,主控路由器和備份路由器.VRRP路由器是指運行VRRP的路由器,是物理實體,虛擬路由器是指VRRP協(xié)議創(chuàng)建的,是邏輯概念.一組VRRP路由器協(xié)同工作,共同構成一臺虛擬路由器,該虛擬路由器對外表現(xiàn)為一個具有唯一固定IP地址和MAC地址的邏輯路由器,處于同一個VRRP組中的路由器具有兩種互斥的角色:主控路由器和備份路由器,一個VRRP組中有且只有一臺處于主控角色的路由器,可以有一個或者多個處于備份角色的路由器.VRRP協(xié)議使用選擇策略從路由器組中選出一臺作為主控,負責ARP相應和轉發(fā)IP數(shù)據(jù)包,組中的其它路由器作為備份的角色處于待命狀態(tài).當由于某種原因主控路由器發(fā)生故障時,備份路由器能在幾秒鐘的時延后升級為主路由器,由于此切換非常迅速而且不用改變IP地址和MAC地址,故對終端使用者系統(tǒng)是透明的. 

 二 工作原理  

 一個VRRP路由器有唯一的標識:VRID,范圍為0—255.

 VRRP控制報文只有一種:VRRP通告(advertisement),它使用IP多播數(shù)據(jù)包進行封裝,組地址為224.0.0.18,發(fā)布范圍只限于同一局域網(wǎng)內.這保證了VRID在不同網(wǎng)絡中可以重復使用.為了減少網(wǎng)絡帶寬消耗只有主控路由器才可以周期性的發(fā)送VRRP通告報文.備份路由器在連續(xù)三個通告間隔內收不到VRRP或收到優(yōu)先級為0的通告后啟動新的一輪VRRP選舉, 

在VRRP路由器組中,按優(yōu)先級選舉主控路由器,VRRP協(xié)議中優(yōu)先級范圍是0—255.

若VRRP路由器的IP地址和虛擬路由器的接口IP地址相同,則稱該虛擬路由器作VRRP組中的IP地址所有者;IP地址所有者自動具有最高優(yōu)先級:255.優(yōu)先級0一般用在IP地址所有者主動放棄主控者角色時使用.可配置的優(yōu)先級范圍為1—254.對于相同優(yōu)先級的候選路由器,按照IP地址大小順序選舉?

 VRRP還提供了優(yōu)先級搶占策略,如果配置了該策略,高優(yōu)先級的備份路由器便會剝奪當前低優(yōu)先級的主控路由器而成為新的主控路由器.

 為了保證VRRP協(xié)議的安全性,提供了兩種安全認證措施:明文認證和IP頭認證.明文認證方式要求:在加入一個VRRP路由器組時,必須同時提供相同的VRID和明文密碼.適合于避免在局域網(wǎng)內的配置錯誤,但不能防止通過網(wǎng)絡監(jiān)聽方式獲得密碼.IP頭認證的方式提供了更高的安全性,能夠防止報文重放和修改等***.

 三 vyos的vrrp配置

實驗環(huán)境采用虛擬化環(huán)境，vyos-01和02的eth0在同一個vlan 280下面，eth2則在同一個vlan100下面。

如上表所示配置兩組vrrp，一組vrid為10，另外一組為100.兩組配置為同一個同步組，當一組vrrp出現(xiàn)故障切換時，另外一組也隨機進行切換。

vyos-01的配置如下：

set interfaces ethernet eth0 address '10.10.10.1/30' --配置eth0接口地址

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 advertise-interval '1' --配置vrrp hello報文間隔時間（已默認，可以不配置）

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 preempt 'true' --配置vrrp搶占模式開啟

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 priority '150'--配置vrrp的優(yōu)先級

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 sync-group 'asdf' ---配置vrrp的同步組

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 virtual-address '192.168.28.135/24' --配置vrrp的vip地址

set interfaces ethernet eth2 address '192.168.100.3/24'

set interfaces ethernet eth2 vrrp vrrp-group 100 priority '150'

set interfaces ethernet eth2 vrrp vrrp-group 100 sync-group 'asdf'

set interfaces ethernet eth2 vrrp vrrp-group 100 virtual-address '192.168.100.1/24'

vyos-02的配置如下：

set interfaces ethernet eth0 address '10.10.10.2/30' --配置eth0接口地址

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 advertise-interval '1' --配置vrrp hello報文間隔時間

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 preempt 'true' --配置vrrp搶占模式開啟

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 priority '100'--配置vrrp的優(yōu)先級

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 sync-group 'asdf' ---配置vrrp的同步組

set interfaces ethernet eth0 vrrp vrrp-group 10 virtual-address '192.168.28.135/24' --配置vrrp的vip地址

set interfaces ethernet eth2 address '192.168.100.2/24'

set interfaces ethernet eth2 vrrp vrrp-group 100 priority '100'

set interfaces ethernet eth2 vrrp vrrp-group 100 sync-group 'asdf'

set interfaces ethernet eth2 vrrp vrrp-group 100 virtual-address '192.168.100.1/24'

配置完成后commit并保存。

隨后查看兩邊的vrrp狀態(tài)，如下

vyos@vyos-01:~$ show vrrp

                                     RFC        Addr   Last        Sync

Interface         Group  State      Compliant  Owner  Transition  Group

---------         -----  -----         ---------  -----  ----------  -----

eth0              10     MASTER         no         no     22m52s      asdf

eth2              100    MASTER        no         no     22m52s      asdf

在切換的過程中會有三個包丟失，這個正反映出vrrp的hello報文在連續(xù)三個周期收不到后就啟動vrrp的切換。

斷開vyos-01的eth0口，再查看vrrp狀態(tài)如

從圖中可以看出vyos-01端口down后，vyos-01上的兩個vrrp組均變?yōu)閒ault狀態(tài)，而vyos-02上的則切換為master狀態(tài)。同步切換成功進行。

vyos-01的eth0恢復后再查看vrrp狀態(tài)如下：

vyos-01又恢復master，搶占模式設置成功。