VRRP应用研究

2012-05-12张亚龙周云峰周国荣丁武强

山西电子技术 2012年3期

张亚龙，周云峰，周国荣，刘尧，丁武强

(太原卫星发射中心，山西太原030601)

随着Internet的发展，人们对网络的要求的可靠性越来越高。对于局域网用户来说，能够时刻与外部网络联系是非常重要的，通常情况下，内部网络的所有主机都设置一条相同的缺省路由［1］，指向出口网关，实现主机与外部网络的通信。当出口网关发生故障时，主机与外部网络的通信就会中断。配置多个出口网关是提高系统可靠性的常见方法，但局域网的主机设备通常不支持路由协议，如何在多个出口网关之间进行选路是个问题。

图1 常用局域网组网方案

IEIT(Internet Engineering Task Force，因特网工程任务组)推出了VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)虚拟路由冗余协议，来解决局域网主机访问网络的可靠性问题。VRRP是一种容错协议，它通过把几台路由设备联合组成一台虚拟的路由设备，并通过一定的机制来保证当主机的下一跳路由器出现故障时，可以及时将业务换到其他路由器，从而保障通信的持续性和可靠性。使用VRRP技术的优势在于:既不需要改变组网情况，也不需要主机上配置任何动态发现协议，就可获得更高可靠性的缺省路由。

1 VRRP的工作原理

VRRP将局域网的一组路由器构成一个备份组，相当于一台虚拟路由器。虚拟路由器(Virtual Router)是指由VRRP管理的抽象设备，又称为VRRP备份组，被当作一个共享局域网内主机的缺省路由器。它包括了一个虚拟路由器标识符和一组虚拟IP地址。局域网内的主机只需要知道这个虚拟路由器的IP地址，并不需知道具体某台设备的IP地址，将网络内主机的缺省网关设置为该虚拟路由器的IP地址，主机就可以利用该虚拟网关与外部网络进行通信。

VRRP将该虚拟路由器动态关联到承担传输业务的物理路由器上，当该物理路由器出现故障时，再次选择新路由器来接替业务传输工作，整个过程对用户完全透明，实现了内部网络和外部网络不间断通信。

图2 虚拟路由器示意图

如图2所示，虚拟路由器的组网环境如下:

RouterA、RouterB和RouterC属于同一个VRRP组，组成一个虚拟的路由器，这个虚拟路由器有自己的IP地址10.110.10.1。虚拟 IP地址可以直接指定，也可以借用该VRRP组所包含的路由器上某接口地址。

物理路由器RouterA、RouterB和RouterC的实际IP地址分别是10.110.10.5、10.110.10.6 和10.110.10.7。局域网内的主机只需要将缺省路由设为10.110.10.1即可，无需知道具体路由器上的接口地址。

主机利用该虚拟网关与外部网络通信。路由器工作机制如下:

根据优先级的大小挑选Master路由器。Master路由器的选取有两种方法:

比较优选级的大小，优选级高者当选为Master路由器。

当两台优选级相同的路由器同时竞争master时，比较接口IP地址大小。接口地址大者当选为Master路由器。

其它路由器作为备份路由器，随时监听Master路由器的状态。

当主路由器正常工作时，它会每隔一段时间(Advertisement_Interval)发送一个VRRP组播报文，以通知组内的备份路由器，主路由器处于正常工作状态。

当组内的备份路由器一段时间(Master_Down_Interval)内没有接收到来自主路由器的报文，则将自己转为主路由器。一个VRRP组里有多台备份路由器时，短时间内可能产生多个Master路由器，此时，路由器将会将收到的VRRP报文中的优先级与本地优选级做比较。从而选取优选级高的设备做Master。

从上述分析可以看到，主机不需要增加额外工作，与外界的通信也不会因某台路由器故障而受到影响。

2 VRRP的功能及配置方法

2.1 主备方式的配置方法

这是VRRP提供IP地址备份功能的基本方式。主备备份方式需要建立一个虚拟路由器，该虚拟路由器包括一个Master路由器和若干Backup路由器［2］。如图3所示RTA为Master路由器，RTB为Backup路由器，正常情况下，业务全部由Master路由器承担。Master出现故障时，Backup路由器接替工作。