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虚拟路由冗余协议VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）

article 2025/1/5 15:51:09

新岁启祥，万象更新。转眼进入2025年，恭祝大家：元旦快乐，阖家幸福！

一、VRRP简介

VRRP是一种冗余容错协议，通过物理设备和逻辑设备的分离，实现在多个出口网关之间选路。在设备上成功配置VRRP后，将物理网络中的主、备设备虚拟为一台设备，这台虚拟设备拥有虚拟的IP地址和虚拟的MAC地址，主机只感知到这个虚拟设备的存在，实际的主、备设备对于用户并不感知，主机直接通过虚拟设备与非本网段的其他设备进行通信

二、VRRP基本概念

1、表项

Vlanif10 | Virtual Router 10
State : 设备等级（承载转发报文任务的VRRP设备）
Virtual IP : 虚拟路由器的IP地址，一个虚拟路由器可以有一个或多个IP地址，由用户配置。
Master IP : 物理网关地址
PriorityRun : VRRP的优先级
PriorityConfig : 100
MasterPriority : 100
Preempt : （是否开启抢占） Delay Time : （抢占是否配置延时功能）
TimerRun : 1 s
TimerConfig : 1 s
Auth type : NONE
Virtual MAC : 缺省状态下会默认生成一个mac地址
Check TTL : YES
Config type : normal-vrrp
Create time : 2025-01-01 09:55:38 UTC-08:00
Last change time : 2025-01-01 09:55:41 UTC-08:00

2、缺省默认配置

参数	缺省值
优先级	100
抢占方式	立即抢占
默认报文发送间隔	1秒
ARP报文发送间隔	120秒

3、报文解析

VRRP功能在IPV4版本涉及两种报文（VRRPv2 、VRRPv3）该报文模式支持手动切换，IPV4场景下默认为VRRPv2报文，该文以V2为例。

根据IP层的报文可得知

1、VRRP信息封装在IP报文内部

2、源地址为master节点的物理ip地址，非虚拟IP地址

3、目的地址为VRRP组的组地址（224.0.0.18）

4、TTL值为255、VRRP的协议号是112

5、该报文的作用主要是将主节点的相关状态同步到备节点

根据VRRP报文内部字段可得知

1、VRRP版本协议号为2

2、Vritual ID 路由器的虚拟ID为10

3、Proority：该设备在VRRP备份组内的等级

（优先级为255时为组内的owner（最优），当优先级为0时退出选举主动切换无法手动配置）

4、addr count：在备份组内的IPV4地址数量

5、auth type：是否配置VRRP认证（0未配置、1字符认证、2MD5认证）

6、checksum：16位的检验和，保证数据的完整性

7、adv IN：报文的发送间隔（缺省为1秒）

8、IP add：虚拟IPV4地址

4、V2和V3报文的差别

认证功能不同。VRRPv3不支持认证功能，而VRRPv2支持认证功能。

发送通告报文的时间间隔的单位不同。VRRPv3支持的是厘秒级，而VRRPv2支持的是秒级。

三、VRRP工作原理

1、状态

1）初始状态（Initialize）

2）活动状态（Master）

3）备份状态（Backup）

只有master设备才会做到虚拟IP的报文转发，backup设备不做转发，只做备份设备

2、工作过程及选举过程

1）init状态（初始化）

根据收到报文携带的优先级字段查看是否为255

是直接成为owner

不是成为backup设备进行下一步比较

或直接发生错误，建立失败

2）backup状态（备份状态）

该状态时不发送免费arp报文

不转发针对于vip（虚拟IPV4地址）的相关报文数据流量

不转发针对于dmac的vmac数据流量

侦听master节点的VRRP通告报文，启动MDI计时器一旦超时直接升级为master节点

（Master_Down=（3* Adver_Interval）+ Skew_Time（偏移时间），

其中，Skew_Time=（256–Priority）/256。）

收到mater的vrrp报文比较过程

优先级大于我，我保持backup状态不改变，重置MDI计时器

优先级小于我

当抢占功能被关闭时，backup状态不改变，并重置MDI计时器

抢占功能开启时，查看是否配置抢占延时，重置MDI计数器，等延时结束，

成为master角色

抢占功能开启，且未配置抢占延时时，直接成为master角色，发送arp及vrrp通告

优先级等于我时，不比较IP地址大小，重置MDI计数器，保持环境的稳定避免震荡

优先级等于0时等待一个Skew_Time=（256–Priority）/256 时间切换为master节点

3）master状态（活动状态）

发送免费arp报文，smac为虚mac dmac为广播，可加快广播域内交换机的收敛速度

回复来自于vip（虚地址）的arp请求，并回复reply报文

转发dmac为vmac的数据流量

周期发送 vrrp announcement通告报文，告知备份组内的所有设备

当收到优先级字段大于我本身优先级时，立即切换为backup状态

当收到优先级小于我的时，master状态不改变

当收到优先级等于我时，比较接口IP地址，大于我成为master节点，小于我状态不变

当清除vrrp配置时，优先级为0 加速vrrp切换

下图取自CE16808产品文档，用以对上述文字的内容补充

四、VRRP场景描述

VRRP存在多种使用场景。例如主备备份增加可靠性，多网关冗余备份，单网关冗余备份

现网大多做双网关的冗余备份，以下就以现网使用较多场景做一个实战案例

底层以OSPF连通，用户侧双网关互为主备，进行流量负载转发

以下拓扑仅供参考

配置：

AR1

#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
vrrp vrid 10 virtual-ip 10.1.1.100
vrrp vrid 10 priority 120
vrrp vrid 20 virtual-ip 10.1.1.200
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
#
ospf 1
area 0.0.0.0
network 10.1.1.0 0.0.0.255
network 192.168.1.0 0.0.0.255
#

AR2

#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 192.168.2.1 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 10.1.1.2 255.255.255.0
vrrp vrid 10 virtual-ip 10.1.1.100
vrrp vrid 20 virtual-ip 10.1.1.200
vrrp vrid 20 priority 120
#
ospf 1
area 0.0.0.0
network 10.1.1.0 0.0.0.255
network 192.168.2.0 0.0.0.255
#

AR3

#
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 192.168.2.2 255.255.255.0
#
interface GigabitEthernet0/0/1
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
#
interface LoopBack1
ip address 10.1.3.3 255.255.255.0
#
ospf 1
area 0.0.0.0
network 10.1.3.0 0.0.0.255
network 192.168.1.0 0.0.0.255
network 192.168.2.0 0.0.0.255
#

SW1

#
interface GigabitEthernet0/0/1
port link-type access
port default vlan 10
#
interface GigabitEthernet0/0/2
port link-type access
port default vlan 10
#