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      VRRP技術在企業(yè)網(wǎng)絡中的應用

      2019-08-16 06:56:54張彪
      智富時代 2019年7期

      張彪

      【摘 要】VRRP是虛擬路由器冗余協(xié)議,作用在局域網(wǎng)邊界,為路由器等網(wǎng)關硬件設備提供冗余的技術。使得在局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)的轉發(fā)不會因為某一臺網(wǎng)關設備出現(xiàn)硬件故障而中斷,為局域網(wǎng)服務的穩(wěn)定性和不可間斷性提供了保障。

      【關鍵詞】VRRP;虛擬路由器冗余協(xié)議;虛擬路由器;備份路由器

      一、VRRP工作原理

      VRRP協(xié)議中定義了三種狀態(tài)機:初始狀態(tài)(Initialize)、活動狀態(tài)(Master)、備份狀態(tài)(Backup)。其中,只有處于Master狀態(tài)的設備才可以轉發(fā)那些發(fā)送到虛擬IP地址的報文。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)先級范圍可以是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,則稱該路由器做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,優(yōu)先級范圍可設定為1—254。主控路由器的選舉中,高優(yōu)先級的虛擬路由器獲勝,對于優(yōu)先級一樣的候選路由器,按照IP地址大小順序選舉。VRRP還提供了優(yōu)先級搶占策略,Backup設備的優(yōu)先級高于Master設備時,由Backup設備的工作方式(搶占方式和非搶占方式)決定是否重新選舉Master。

      在性能不穩(wěn)定的網(wǎng)絡中,網(wǎng)絡堵塞可能導致Backup設備在Master_Down_Interval期間沒有收到Master設備的報文,Backup設備則會主動切換為Master。如果此時原Master設備的報文又到達了,新Master設備將再次切換回Backup。如此則會出現(xiàn)VRRP備份組成員狀態(tài)頻繁切換的現(xiàn)象。為了緩解這種現(xiàn)象,可以配置搶占延時,使得Backup設備在等待了Master_Down_Interval后,再等待搶占延遲時間。如在此期間仍沒有收到通告報文,Backup設備才會切換為Master設備。

      二、VRRP技術的應用分類

      1、VRRP技術主備備份

      主備備份是VRRP提供備份功能的基本方式,如圖1所示。該方式需要建立一個虛擬路由器,該虛擬路由器包括一個Master設備和若干Backup設備。正常情況下,RouterA為Master設備并承擔業(yè)務轉發(fā)任務,RouterB和RouterC為Backup設備且不承擔業(yè)務轉發(fā)。RouterA定期發(fā)送VRRP通告報文通知RouterB和RouterC自己工作正常。如果RouterA發(fā)生故障,RouterB和RouterC會根據(jù)優(yōu)先級選舉新的Master設備,繼續(xù)為主機轉發(fā)數(shù)據(jù),實現(xiàn)網(wǎng)關備份的功能。RouterA故障恢復后,在搶占方式下,將重新選舉成為Master;在非搶占方式下,將保持在Backup狀態(tài)。

      圖1 VRRP主備備份示意圖

      2、VRRP技術負載分擔

      (1) 負載分擔是指多個VRRP備份組同時承擔業(yè)務,如圖2所示。VRRP負載分擔與VRRP主備備份的基本原理和報文協(xié)商過程都是相同的。同樣對于每一個VRRP備份組,都包含一個Master設備和若干Backup設備。與主備備份方式不同點在于:負載分擔方式需要建立多個VRRP備份組,各備份組的Master設備可以不同;同一臺VRRP設備可以加入多個備份組,在不同的備份組中具有不同的優(yōu)先級。通過創(chuàng)建多個帶虛擬IP地址的VRRP備份組,為不同的用戶指定不同的VRRP備份組作為網(wǎng)關,實現(xiàn)多網(wǎng)關負載分擔。

      (2)如圖2所示,配置兩個VRRP備份組,一部分用戶將VRRP備份組1作為網(wǎng)關,另一部分用戶將VRRP備份組2作為網(wǎng)關。這樣既可實現(xiàn)對業(yè)務流量的負載分擔,同時,也起到了相互備份的作用:

      ·VRRP備份組1:RouterA為Master設備,RouterB為Backup設備。

      ·VRRP備份組2:RouterB為Master設備,RouterA為Backup設備。

      圖2 多網(wǎng)關負載分擔示意圖

      三、VRRP技術在企業(yè)網(wǎng)絡中的實際應用

      1、VRRP的主備備份方式在局域網(wǎng)絡中的應用

      在企業(yè)網(wǎng)絡中,業(yè)務數(shù)據(jù)轉發(fā)與傳輸?shù)谋U瞎ぷ魇欠浅V匾?,如何保證數(shù)據(jù)流的不間斷性與時效性,就需要用到VRRP技術的主備備份方式,將兩臺路由器虛擬建立成一臺路由器,虛擬路由器包括一個Master設備和一臺Backup設備,當其中的Master設備發(fā)生故障,無法進行數(shù)據(jù)的轉發(fā)與傳輸,業(yè)務數(shù)據(jù)將出現(xiàn)中斷情況,則Backup設備可以迅速接管完成轉發(fā)與傳輸?shù)墓δ?,保障業(yè)務數(shù)據(jù)的不受影響。

      2、VRRP技術與BFD(雙向轉發(fā)檢測)聯(lián)合應用

      企業(yè)局域網(wǎng)中,可以運用VRRP的主備備份保障業(yè)務數(shù)據(jù)不受影響,但是如果廣域網(wǎng)既運營商線路出現(xiàn)故障,則無法進行保障,這就需要VRRP技術與BFD技術進行聯(lián)動保障,在虛擬路由器的Master設備和Backup設備后分別連接不同的廣域網(wǎng)運營商線路,在端口上配置BFD(雙向轉發(fā)檢測),當檢測到Master設備后的線路出現(xiàn)故障,會啟動VRRP技術中的切換過程,迅速切換至Backup設備,因Backup設備后的線路為不同的廣域網(wǎng)運營商,所以可以保障業(yè)務數(shù)據(jù)不受影響。

      3、VRRP技術負載分擔方式對業(yè)務數(shù)據(jù)的應用

      在企業(yè)網(wǎng)絡中,常常會出現(xiàn)業(yè)務的數(shù)據(jù)量過大,導致丟包和延遲的出現(xiàn),VRRP技術可以配置兩個VRRP備份組,一部分用戶將VRRP備份組1作為網(wǎng)關,另一部分用戶將VRRP備份組2作為網(wǎng)關,這樣既可以分擔業(yè)務流量,又可以實現(xiàn)互為備份的功能,有效的緩解了業(yè)務數(shù)據(jù)量過大的問題,防止出現(xiàn)丟包和延遲情況的出現(xiàn)。

      四、結語

      總之運用VRRP技術在當前的企業(yè)網(wǎng)絡通信,不用改變目前的網(wǎng)絡結構,最大限度的保護了現(xiàn)有資源,大大的提升了網(wǎng)絡的可靠性和穩(wěn)定性,保障業(yè)務數(shù)據(jù)的傳輸。

      【參考文獻】

      [1] 涂文杰.華為技術認證HCIE網(wǎng)絡技術[J].人民郵電出版社,2017.9

      [2] 鄒廣慧.計算機網(wǎng)絡基礎.清華大學出版社[J],2016.7

      [3] 陳美娟.路由與交換技術[J],2018.2

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