VRRP详解 - 爱码网

虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundancy Protocol)，这是一个容错协议
的优点
简化网络管理：VRRP能在当前网关设备出现故障时仍然提供可靠的缺省链路，无需修改动态路由协议、路由发现协议等配置信息；
适应性强：VRRP报文封装在IP报文里，支持各种上层协议；
网络开销小：只用一种VRRP通告报文，有效减轻了网络设备的额外负担；
缺点
只能针对单个备份组工作，多个备份组同时工作的时候，会出现VRRP备份组的状态的不一致性。

报文结构

基于IP协议,协议号112
源MAC：0000-5E00-01{VRID}
目的MAC：0100-5E00-0012
源IP：接口实际IP地址
目的IP：224.0.0.18
注：当Master路由器收到请求虚拟路由器IP地址的ARP Request时，它的ARP Reply中回应的MAC地址是虚拟MAC地址，而不是其物理接口的MAC地址。
VRRP详解

状态机详解

(1)Initialize（初始简称INIT，初始状态）
路由器启动时，如果路由器的优先级是255(最高优先级，当且仅当配置的VRRP虚拟IP地址和接口IP相同，即所谓IP地址拥有者)，要发送VRRP通告信息，并发送广播ARP信息通告路由器IP地址对应的MAC地址为路由虚拟MAC，设置通告信息定时器准备定时发送VRRP通告信息，转为MASTER状态：否则进入BACKUP状态，设置定时器检查定时检查是否收到MASTER的通告信息。
(2)Master
主机状态下的路由器要完成如下功能：
●设置定时通告定时器；
●用VRRP虚拟MAC地址响应路由器IP地址的ARP请求；
●转发目的MAC是VRRP虚拟MAC的数据包；
●如果是虚拟路由器IP的拥有者，将接受目的地址是虚拟路由器IP的数据包，否则丢弃；
●当收到shutdown的事件时删除定时通告定时器，发送优先值级为0的通告包，转初始化状态；
●如果定时通告定时器超时时，发送VRRP通告信息；
●收到VRRP通告信息时，如果优先值为0，发送VRRP通告信息：否则，判断数据的优先级是否高于本机，或相等而且实际IP地址大于本地实际IP，设置定时通告定时器，复位主机超时定时器，转BACKUP状态；否则的话，丢弃该通告包。
(3)Backup
备机状态下的路由器要实现以下功能：
●设置主机超时定时器；
●不能响应针对虚拟路由器IP的ARP请求信息；
●丢弃所有目的MAC地址是虚拟路由器MAC地址的数据包；
●不接受目的是虚拟路由器IP的所有数据包；
●当收到shutdown的事件时删除主机超时定时器，转初始化状态；
●主机超时定时器超时的时候，发送VRRP通告信息，广播ARP地址信息，转MASTER状态；
●收到VRRP通告信息时。如果优先值为0，表示进入与MASTER选举，否则判断数据的优先级是否高于本机，如果高的话承认MASTER有效，复位主机超时定时器；否则的话，丢弃该通告包。
VRRP详解

状态机解释

VRRP详解

正常VRRP工作流程

1、启动VRRP，状态由INIT到BACKUP
2、设备根据优先级设置超时定时器( 原则优先级越大定时器时间约短），优先级大的MASTER，小的BACKUP
3、MASTER设备发送VRRP心跳报文
4、MASTER设备会发送免费ARP刷新交换机的MAC地址表
5、PC发送ARP request,MASTER回应ARP reply

故障切换
如果Master设备发现故障，Backup连续3次未收到心跳报文，状态切换成为Master，发送免费ARP刷新交换机的MAC地址表, 并且回应ARP Request

故障恢复
故障恢复，查看是否开启抢占（默认开启）, 是否配置抢占延迟，如果配置抢占延迟，等待抢占时间超时后成为Master

选举规则

VRRP优先级的取值范围为0到255（数值越大表明优先级越高），可配置的范围是1到254，优先级0为系统保留给路由器放弃Master位置时候使用，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，当虚拟路由器内存在IP地址拥有者时，只要其工作正常，则为Master路由器。
如果优先级相同则比较接口实际IP地址，越大越优。

Master路由器状态的通告

Master路由器周期性地发送VRRP报文，在虚拟路由器中公布其配置信息（优先级等）和工作状况。Backup路由器通过接收到VRRP报文的情况来判断Master路由器是否工作正常。
Master路由器主动放弃Master地位（如Master路由器退出虚拟路由器）时，会发送优先级为0的VRRP报文，致使Backup路由器快速切换变成Master路由器。这个切换的时间称为Skew time，计算方式为：（256－Backup路由器的优先级）*VRRP报文时间间隔/256，单位为秒。
当Master路由器发生网络故障而不能发送VRRP报文的时候，Backup路由器并不能立即知道其工作状况。Backup路由器等待一段时间之后，如果还没有接收到VRRP报文，那么会认为Master路由器无法正常工作，而把自己升级为Master路由器，周期性发送VRRP报文。如果此时多个Backup路由器竞争Master路由器的位置，将通过优先级来选举Master路由器。Backup路由器默认等待的时间称为Master_Down_Interval，取值为：（3×VRRP报文的发送时间间隔）＋Skew time，单位为秒。
在性能不够稳定的网络中，Backup路由器可能因为网络堵塞而在Master_Down_Interval期间没有收到Master路由器的报文，而主动抢占为Master位置，如果此时原Master路由器的报文又到达了，就会出现虚拟路由器的成员频繁的进行Master抢占现象。为了缓解这种现象的发生，特制定了延迟等待定时器。它可以使得Backup路由器在等待了Master_Down_Interval后，再等待延迟等待时间。如在此期间仍然没有收到VRRP报文，则此Backup路由器才会切换为Master路由器，对外发送VRRP报文。
VRRP详解