在路由和路由之間，我們可以通過VRRP協(xié)議來進行管理連接。那么我們文中也對這部分內容進行了講解。讓我們一起來看看這部分的知識，了解一下虛擬路由和路由器之間的VRRP協(xié)議。

一､協(xié)議概述

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,即使支持也受到管理開銷､收斂度､安全性等許多問題的限制｡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｡該路由器對外表現(xiàn)為唯一的虛擬MAC地址,地址的格式為00-00-5E-00-01-[VRID]｡主控路由器負責對ARP請求用該MAC地址做應答｡這樣,無論如何切換,保證給終端設備的是唯一一致的IP和MAC地址,減少了切換對終端設備的影響｡

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｡優(yōu)先級的配置原則可以依據(jù)鏈路的速度和成本､路由器性能和可靠性以及其它管理策略設定｡主控路由器的選舉中,高優(yōu)先級的虛擬路由器獲勝,因此,如果在VRRP組中有IP地址所有者,則它總是作為主控路由的角色出現(xiàn)｡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攻擊｡

三､ 應用實例

最典型的VRRP應用:RTA､RTB組成一個VRRP路由器組,假設RTB的處理能力高于RTA,則將RTB配置成IP地址所有者,H1､H2､H3的默認網(wǎng)關設定為RTB｡則RTB成為主控路由器,負責ICMP重定向､ARP應答和IP報文的轉發(fā);一旦RTB失敗,RTA立即啟動切換,成為主控,從而保證了對客戶透明的安全切換｡

在VRRP應用中,RTA在線時RTB只是作為后備,不參與轉發(fā)工作,閑置了路由器RTA和鏈路L1｡通過合理的網(wǎng)絡設計,可以到達備份和負載分擔雙重效果｡讓RTA､RTB同時屬于互為備份的兩個VRRP組:在組1中RTA為IP地址所有者;組2中RTB為IP地址所有者｡將H1的默認網(wǎng)關設定為RTA;H2､H3的默認網(wǎng)關設定為RTB｡這樣,既分擔了設備負載和網(wǎng)絡流量,又提高了網(wǎng)絡可靠性｡

VRRP協(xié)議的工作機理與CISCO公司的HSRP(Hot Standby Routing Protocol)有許多相似之處｡但二者主要的區(qū)別是在CISCO的HSRP中,需要單獨配置一個IP地址作為虛擬路由器對外體現(xiàn)的地址,這個地址不能是組中任何一個成員的接口地址｡

使用VRRP協(xié)議,不用改造目前的網(wǎng)絡結構,最大限度保護了當前投資,只需最少的管理費用,卻大大提升了網(wǎng)絡性能,具有重大的應用價值｡