5.2 VRRP技術分析

　　VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一種LAN接入設備容錯協議，VRRP將局域網的一組路由器（包括一個Master即活動路由器和若干個Backup即備份路由器）組織成一個虛擬路由器，稱之為一個備份組，如圖所示。

　　圖5.2.1VRRP技術應用大型園區網絡圖

　　VRRP將局域網的一組路由器，如圖5.2.1中的RouterA和RouterB 組織成一個虛擬的路由器。這個虛擬的路由器擁有自己的IP地址192.168.1.3，稱為路由器的虛擬IP地址。同時，物理路由器RouterA ，RouterB也有自己的IP地址（如RouterA的IP地址為192.168.1.1，RouterB的IP地址為192.168.1.2）。局域網內的主機僅僅知道這個虛擬路由器的IP地址192.168.1.3，而并不知道備份組內具體路由器的IP地址。在配臵時，將局域網主機的默認網關設臵為該虛擬路由器的IP地址192.168.1.3.于是，網絡內的主機就通過這個虛擬的路由器來與其它網絡進行通信，實際的數據處理由備份組內Master路由器執行。如果備份組內的Master路由器出現故障時，備份組內的其它Backup路由器將會接替成為新的Master，繼續向網絡內的主機提供路由服務。從而實現網絡內的主機不間斷地與外部網絡進行通信。

　　VRRP通過多臺路由器實現冗余，任何時候只有一臺路由器為主路由器，其他的為備份路由器。路由器間的切換對用戶是完全透明的，用戶不必關心具體過程，只要把缺省路由器設為虛擬路由器的IP地址即可。

　　VRRP協議采用競選的方法選擇主路由器。比較各臺路由器優先級的大小，優先級最大的為主路由器，狀態變為Master. 若路由器的優先級相同，則比較網絡接口的主IP地址，主IP地址大的就成為主路由器，由它提供實際的路由服務。

　　主路由器選出后，其它路由器作為備份路由器，并通過主路由器發出的VRRP報文監測主路由器的狀態。當主路由器正常工作時，它會每隔一段時間發送一個VRRP組播報文，以通知備份路由器，主路由器處于正常工作狀態。如果組內的備份路由器長時間沒有接收到來自主路由器的報文，則將自己狀態轉為Master 。當組內有多臺備份路由器時，重復第1步的競選過程。通過這樣一個過程就會將優先級最大的路由器選成新的主路由器，從而實現VRRP的備份功能。

　　5.3 VRRP技術應用于大型園區網絡核心層交換機

　　VRRP技術不但用于上述局域網連接外網的路由器的備份，還廣泛用于大型園區網絡核心層三層交換機的冗余備份。在大型園區網絡中，核心層處于網絡的中心，網絡之間的大量數據都通過核心層設備進行交換，同時承擔不同VLAN之間路由的功能。核心層設備一旦宕機，整個網絡即面臨癱瘓。因此，在園區網絡設計中，核心設備的選擇，一方面要求其具有強大的數據交換能力，另一方面要求其具有較高的可靠性，

　　般選擇高端核心三層交換機。同時，為進一步提高核心層的可靠性，避免核心層設備宕機造成整個網絡癱瘓，一般在核心層再放臵一臺設備，作為另一臺設備的備份，一旦主用設備整機出現故障，立即切換到備用設備，確保網絡核心層的高度可靠性。

　　核心層三層交換機的切換需要應用VRRP技術。如圖5.3.1所示（為簡便起見，以兩層結構的網絡為例），為提高網絡的可靠性，在網絡核心層放臵兩臺三層交換機（S1、S2），接入層二層交換機（SW1、SW2、…、SWn）分別連接兩臺核心交換機。在大型園區網絡中，為抑制廣播信號，提高網絡的性能，同時實現網絡的安全訪問控制，一般根據具體情況將整個網絡分成多個不同的VLAN，VLAN中主機的默認網關設臵為三層交換機上VLAN的接口地址。

　　圖5.3.1 VRRP技術應用大型園區網核心層

　　VRRP協議將網絡中兩臺三層交換機（S1、S2）組成VRRP備份組，針對于網絡中每一個VLAN接口，備份組都擁有一個虛擬缺省網關地址。如圖以VLAN3為例，VRRP備份組設臵VLAN3的虛擬IP地址（譬如：192.168.3.1），備份組中S1、S2同時分別擁有自己的VLAN3的接口IP（譬如分別為：192.168.3.2，192.168.3.3），VLAN3內主機的默認網關則設為VRRP備份組VLAN3的虛擬IP地址（192.168.3.1）。VLAN3內的主機通過這個虛擬IP訪問VLAN3之外的網絡資源，但實際的數據處理有備份組內活動（Master）交換機執行。如果活動交換機發生了故障，VRRP協議將自動由備份交換機（Backup）來替代活動交換機。由于網絡內的終端配臵了VRRP虛擬網關地址，發生故障時，虛擬交換機沒有改變，主機仍然保持連接，網絡將不會受到單點故障的影響，這樣就很好地解決了網絡中核心交換機切換的問題。

　　網絡冗余

　　二層 STP （802.1D 802.1W 802.1S）

　　三層 路由冗余 RIP OSPF EIGRP

　　網關冗余 HSRP VRRP GLBP 以太網信道

　　EtherChannel （2 3）

　　雙機熱備HSRP