隨著Internet的迅猛發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用逐漸增多。這就對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可靠性提出了越來(lái)越高的要求。斥資對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行更新當(dāng)然是一種很好的可靠性解決方案；但本著保護(hù)現(xiàn)有投資的角度考慮，可以采用廉價(jià)冗余的思路，在可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面找到平衡點(diǎn)。

　　虛擬路由冗余協(xié)議就是一種很好的解決方案。在該協(xié)議中，對(duì)共享多存取訪問(wèn)介質(zhì)（如以太網(wǎng)）上終端IP設(shè)備的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(Default Gateway)進(jìn)行冗余備份，從而在其中一臺(tái)路由設(shè)備宕機(jī)時(shí)，備份路由設(shè)備及時(shí)接管轉(zhuǎn)發(fā)工作，向用戶提供透明的切換，提高了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。 

一、協(xié)議概述

　　在基于TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)中，為了保證不直接物理連接的設(shè)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(guò)路由協(xié)議（比如：內(nèi)部路由協(xié)議RIP和OSPF）動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)；另一種是靜態(tài)配置。在每一個(gè)終端都運(yùn)行動(dòng)態(tài)路由協(xié)議是不現(xiàn)實(shí)的，大多客戶端操作系統(tǒng)平臺(tái)都不支持動(dòng)態(tài)路由協(xié)議，即使支持也受到管理開(kāi)銷、收斂度、安全性等許多問(wèn)題的限制。因此普遍采用對(duì)終端IP設(shè)備靜態(tài)路由配置，一般是給終端設(shè)備指定一個(gè)或者多個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)(Default Gateway)。靜態(tài)路由的方法簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度和減輕了終端設(shè)備的通信開(kāi)銷，但是它仍然有一個(gè)缺點(diǎn)：如果作為默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的路由器損壞，所有使用該網(wǎng)關(guān)為下一跳主機(jī)的通信必然要中斷。即便配置了多個(gè)默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，如不重新啟動(dòng)終端設(shè)備，也不能切換到新的網(wǎng)關(guān)。采用虛擬路由冗余協(xié)議 (Virtual Router Redundancy Protocol，簡(jiǎn)稱VRRP)可以很好的避免靜態(tài)指定網(wǎng)關(guān)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(yùn)行VRRP的路由器，是物理實(shí)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(gòu)成一臺(tái)虛擬路由器。該虛擬路由器對(duì)外表現(xiàn)為一個(gè)具有唯一固定IP地址和MAC地址的邏輯路由器。處于同一個(gè)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(gè)VRRP組中有且只有一臺(tái)處于主控角色的路由器，可以有一個(gè)或者多個(gè)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(tái)作為主控，負(fù)責(zé)ARP相應(yīng)和轉(zhuǎn)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(dāng)由于某種原因主控路由器發(fā)生故障時(shí)，備份路由器能在幾秒鐘的時(shí)延后升級(jí)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(duì)終端使用者系統(tǒng)是透明的。 

二、工作原理

　　一個(gè)VRRP路由器有唯一的標(biāo)識(shí)：VRID，范圍為0—255。該路由器對(duì)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(fù)責(zé)對(duì)ARP請(qǐng)求用該MAC地址做應(yīng)答。這樣，無(wú)論如何切換，保證給終端設(shè)備的是唯一一致的IP和MAC地址，減少了切換對(duì)終端設(shè)備的影響。

　　VRRP控制報(bào)文只有一種：VRRP通告(advertisement)。它使用IP多播數(shù)據(jù)包進(jìn)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(nèi)。這保證了VRID在不同網(wǎng)絡(luò)中可以重復(fù)使用。為了減少網(wǎng)絡(luò)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(bào)文。備份路由器在連續(xù)三個(gè)通告間隔內(nèi)收不到VRRP或收到優(yōu)先級(jí)為0的通告后啟動(dòng)新的一輪VRRP選舉。

　　在VRRP路由器組中，按優(yōu)先級(jí)選舉主控路由器，VRRP協(xié)議中優(yōu)先級(jí)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(dòng)具有最高優(yōu)先級(jí)：255。優(yōu)先級(jí)0一般用在IP地址所有者主動(dòng)放棄主控者角色時(shí)使用?？膳渲玫膬?yōu)先級(jí)范圍為1—254。優(yōu)先級(jí)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(shè)定。主控路由器的選舉中，高優(yōu)先級(jí)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(duì)于相同優(yōu)先級(jí)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(jí)搶占策略，如果配置了該策略，高優(yōu)先級(jí)的備份路由器便會(huì)剝奪當(dāng)前低優(yōu)先級(jí)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(rèn)證措施：明文認(rèn)證和IP頭認(rèn)證。明文認(rèn)證方式要求：在加入一個(gè)VRRP路由器組時(shí)，必須同時(shí)提供相同的VRID和明文密碼。適合于避免在局域網(wǎng)內(nèi)的配置錯(cuò)誤，但不能防止通過(guò)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)方式獲得密碼。IP頭認(rèn)證的方式提供了更高的安全性，能夠防止報(bào)文重放和修改等攻擊。

三、 應(yīng)用實(shí)例

　　最典型的VRRP應(yīng)用：RTA、RTB組成一個(gè)VRRP路由器組，假設(shè)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(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)定為RTB。則RTB成為主控路由器，負(fù)責(zé)ICMP重定向、ARP應(yīng)答和IP報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)；一旦RTB失敗，RTA立即啟動(dòng)切換，成為主控，從而保證了對(duì)客戶透明的安全切換。

　　在VRRP應(yīng)用中，RTA在線時(shí)RTB只是作為后備，不參與轉(zhuǎn)發(fā)工作，閑置了路由器RTA和鏈路L1。通過(guò)合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，可以到達(dá)備份和負(fù)載分擔(dān)雙重效果。讓RTA、RTB同時(shí)屬于互為備份的兩個(gè)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(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)定為RTA；H2、H3的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)設(shè)定為RTB。這樣，既分擔(dān)了設(shè)備負(fù)載和網(wǎng)絡(luò)流量，又提高了網(wǎng)絡(luò)可靠性。

　　VRRP協(xié)議的工作機(jī)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(dú)配置一個(gè)IP地址作為虛擬路由器對(duì)外體現(xiàn)的地址，這個(gè)地址不能是組中任何一個(gè)成員的接口地址。

　　使用VRRP協(xié)議，不用改造目前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最大限度保護(hù)了當(dāng)前投資，只需最少的管理費(fèi)用，卻大大提升了網(wǎng)絡(luò)性能，具有重大的應(yīng)用價(jià)值。

文章錄入：csh    責(zé)任編輯：csh 

最新評(píng)論