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TSC卓越工业以太网百科

--VRRP

供稿:北京卓越信通电子股份有限公司 2009/6/23 10:31:00

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  • 关键词: 工业以太网 网关 VRRP
  • 摘要:随着Internet的发展,人们对网络可靠性的要求越来越高。特别是对于终端用户来说,能够实时与网络其他部分保持联系是非常重要的。一般来说,主机通过设置默认网关来与外部网络联系

1 概述
1.1 产生背景
      随着Internet的发展,人们对网络可靠性的要求越来越高。特别是对于终端用户来说,能够实时与网络其他部分保持联系是非常重要的。一般来说,主机通过设置默认网关来与外部网络联系,如图1所示:


图1 常用局域网组网方案

      主机将发送给外部网络的报文发送给网关,由网关传递给外部网络,从而实现主机与外部网络的通信。正常的情况下,主机可以完全信赖网关的工作,但是当网关坏掉时,主机与外部的通信就会中断。要解决网络中断的问题,可以依靠再添加网关的方式解决,不过由于大多数主机只允许配置一个默认网关,此时需要网络管理员进行手工干预网络配置,才能使得主机使用新的网关进行通信;有时,人们运用动态路由协议的方法来解决网络出现故障这一问题,如运行RIP、OSPF等,或者使用IRDP。然而,这些协议由于配置过于复杂,或者安全性能不好等原因都不能满足用户的需求。
      为了更好地解决网络中断的问题,网络开发者提出了VRRP,它既不需要改变组网情况,也不需要在主机上做任何配置,只需要在相关路由器上配置极少的几条命令,就能实现下一跳网关的备份,并且不会给主机带来任何负担。和其他方法比较起来,VRRP更加能够满足用户的需求。
1.2 技术优点
       VRRP是一种容错协议,它保证当主机的下一跳路由器出现故障时,由另一台路由器来代替出现故障的路由器进行工作,从而保持网络通信的连续性和可靠性。 VRRP具有如下优点:
      简化网络管理。在具有多播或广播能力的局域网(如以太网)中,借助VRRP能在某台设备出现故障时仍然提供高可靠的缺省链路,有效避免单一链路发生故障后网络中断的问题,而无需修改动态路由协议、路由发现协议等配置信息,也无需修改主机的默认网关配置。
      适应性强。VRRP报文封装在IP报文中,支持各种上层协议。 网络开销小。VRRP只定义了一种报文——VRRP通告报文,并且只有处于 Master状态的路由器可以发送VRRP报文。

2 VRRP协议介绍
2.1 相关术语
虚拟路由器:由一个Master路由器和多个Backup路由器组成。主机将虚拟路由器当作默认网关。

VRID:虚拟路由器的标识。有相同VRID的一组路由器构成一个虚拟路由器。

Master路由器:虚拟路由器中承担报文转发任务的路由器。

Backup路由器:Master路由器出现故障时,能够代替Master路由器工作的路由器。

虚拟IP地址:虚拟路由器的IP地址。一个虚拟路由器可以拥有一个或多个IP地址。

IP地址拥有者:接口IP地址与虚拟IP地址相同的路由器被称为IP地址拥有者。

虚拟MAC地址:一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址。虚拟MAC地址的格式为00-00-5E-00-01-{VRID}。通常情况下,虚拟路由器回应ARP请求使用的是虚拟MAC地址,只有虚拟路由器做特殊配置的时候,才回应接口的真实MAC地址。

优先级:VRRP根据优先级来确定虚拟路由器中每台路由器的地位。

非抢占方式:如果Backup路由器工作在非抢占方式下,则只要Master路由器没有出现故障,

Backup路由器即使随后被配置了更高的优先级也不会成为Master路由器。

抢占方式:如果Backup路由器工作在抢占方式下,当它收到VRRP报文后,会将自己的优先级与通告报文中的优先级进行比较。如果自己的优先级比当前的Master路由器的优先级高,就会主动抢占成为Master路由器;否则,将保持Backup状态。

2.2 虚拟路由器简介
        VRRP将局域网内的一组路由器划分在一起,形成一个VRRP备份组,它在功能上相当于一台虚拟路由器,使用虚拟路由器号进行标识。以下使用虚拟路由器代替VRRP备份组进行描述。虚拟路由器有自己的虚拟IP地址和虚拟MAC地址,它的外在表现形式和实际的物理路由器完全一样。局域网内的主机将虚拟路由器的IP地址设置为默认网关,通过虚拟路由器与外部网络进行通信。虚拟路由器是工作在实际的物理路由器之上的。它由多个实际的路由器组成,包括一个Master路由器和多个Backup路由器。Master路由器正常工作时,局域网内的主机通过Master与外界通信。当Master路由器出现故障时,Backup路由器中的一台设备将成为新的Master路由器,接替转发报文的工作,如图2所示。


图2 虚拟路由器示意图

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