路由交換技術(shù)電子教案-ch07-互聯(lián)小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（五）

教案序號14周次授課形式講練結(jié)合授課章節(jié)名稱項目7互聯(lián)小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)（五）教學(xué)目的1.了解VRRP的的概念。2.掌握VRRP的工作原理。教學(xué)重點1.掌握VRRP的工作過程。教學(xué)難點1.理解VRRP的工作原理。使用教具計算機、ppt、eNSP、觸摸白板課外作業(yè)復(fù)習(xí)本節(jié)，預(yù)習(xí)下節(jié)課后體會同學(xué)們對本堂課的掌握情況良好授課主要內(nèi)容本項目知識圖譜7.5虛擬路由冗余協(xié)議1．虛擬路由冗余協(xié)議概述虛擬路由冗余協(xié)議（VirtualRouterRedundancyProtocol，VRRP）是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，為IP網(wǎng)絡(luò)提供默認網(wǎng)關(guān)的備份服務(wù)。如圖7-13所示，VRRP允許多臺路由器組成一個虛擬路由器組，對外表現(xiàn)為一個單一的虛擬路由器，確保在主路由器故障時，備份路由器能接管流量，保障網(wǎng)絡(luò)的高可用性。VRRP的主要目的是提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性，確保當(dāng)主路由器發(fā)生故障時，備份路由器能夠無縫接管流量，避免網(wǎng)絡(luò)中斷，同時支持靈活的負載分擔(dān)和聯(lián)動機制，滿足復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的需求。VRRP的主要優(yōu)點，一是冗余備份，VRRP通過將多臺路由器組成虛擬路由器組，提供冗余備份能力。當(dāng)主路由器故障時，備份路由器能夠快速接管，確保網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的連續(xù)性，顯著提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。二是負載分擔(dān)，VRRP支持配置多個虛擬路由器組，通過優(yōu)先級設(shè)置實現(xiàn)流量的負載分擔(dān)。多個VRRP組可以同時工作，將流量分配到不同的路由器上，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源利用率，避免單點過載。三是聯(lián)動機制，VRRP可以與接口狀態(tài)、雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測（BidirectionalForwardingDetection，BFD）、Track功能等聯(lián)動，快速感知鏈路或路由故障，觸發(fā)主備切換。聯(lián)動機制增強了VRRP的靈活性和響應(yīng)速度，適用于對高可用性和快速切換要求較高的場景。圖7-13VRRP備份組2．VRRP的相關(guān)術(shù)語（1）VRRP路由器運行VRRP協(xié)議的路由設(shè)備。VRRP協(xié)議通常配置在路由器的接口上，并以接口為基礎(chǔ)進行工作。每個參與VRRP的路由器通過其接口與其他路由器協(xié)同，共同組成虛擬路由器組，實現(xiàn)冗余和故障切換功能。（2）虛擬路由器由多個VRRP路由器組成的邏輯路由器。虛擬路由器對外表現(xiàn)為一個單一的路由器，具有唯一的虛擬IP地址和虛擬MAC地址。終端設(shè)備只需將默認網(wǎng)關(guān)配置為虛擬路由器的IP地址，無需關(guān)心具體由哪臺物理路由器處理流量。（3）Master路由器在虛擬路由器組中，當(dāng)前負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)流量的主路由器，負責(zé)響應(yīng)ARP請求，并處理發(fā)送到虛擬IP地址的流量。當(dāng)Master路由器故障，Backup路由器會接管其角色。（4）Backup路由器在虛擬路由器組中，處于備用狀態(tài)的路由器，負責(zé)監(jiān)控Master路由器的狀態(tài)。當(dāng)Master路由器故障時，Backup路由器會升級為Master，接管流量轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。（5）VRID虛擬路由器標識符（VirtualRouterIdentifier，VRID）用于區(qū)分不同的VRRP組。（6）虛擬IP地址虛擬路由器對外提供的IP地址，終端設(shè)備將默認網(wǎng)關(guān)配置為虛擬IP地址，虛擬IP地址可以是VRRP組中某臺路由器的真實IP地址，也可以是一個獨立的IP地址。（7）IP地址擁有者虛擬IP地址的真實擁有者。如果虛擬IP地址是某臺VRRP路由器的真實IP地址，則該路由器稱為IP地址擁有者。IP地址擁有者通常具有最高的優(yōu)先級255，并且在VRRP組中始終優(yōu)先成為Master路由器。（8）虛擬MAC地址虛擬路由器對應(yīng)的MAC地址。虛擬MAC地址的格式為00-00-5E-00-01-{VRID}，其中VRID是虛擬路由器的標識符。例如，VRID為1時，虛擬MAC地址為00-00-5E-00-01-01。虛擬MAC地址用于在鏈路層標識虛擬路由器。3．VRRP工作原理VRRP通過將多臺路由器組成一個虛擬路由器組，提供默認網(wǎng)關(guān)的冗余和故障切換功能。以下是VRRP的工作過程。（1）Master選舉VRRP備份組中的設(shè)備啟動后根據(jù)優(yōu)先級進行選舉，優(yōu)先級（越大越優(yōu)先）最高的設(shè)備成為Master。如果優(yōu)先級相同，則接口IP地址較大的設(shè)備優(yōu)先成為Master。選出Master設(shè)備后，其他設(shè)備自動成為Backup設(shè)備。設(shè)備被選舉為Master后會立即發(fā)送免費ARP報文，將虛擬MAC地址通告給與它連接的設(shè)備和主機，并承擔(dān)報文轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。Master設(shè)備定期發(fā)送VRRP通告報文給備份組中的所有Backup設(shè)備，宣告自己的狀態(tài)。（2）故障恢復(fù)Backup設(shè)備監(jiān)聽Master設(shè)備發(fā)送的VRRP通告報文，如果Backup設(shè)備在規(guī)定時間內(nèi)未收到通告，則認為Master設(shè)備故障，此時優(yōu)先級最高的Backup設(shè)備升級為新的Master設(shè)備。新的Master設(shè)備會即刻發(fā)出免費ARP報文，該報文中攜帶著虛擬路由器的虛擬MAC地址和虛擬IP地址，與新的Master設(shè)備直連的主機或設(shè)備的MAC表項得以刷新。如此一來，用戶流量便能順利導(dǎo)向新的Master設(shè)備。（3）Master搶占當(dāng)原Master設(shè)備從故障中恢復(fù)正常后，倘若這臺設(shè)備是IP地址擁有者，其優(yōu)先級固定為255，那么它會即刻切換回Master狀態(tài)，承擔(dān)報文轉(zhuǎn)發(fā)；倘若該設(shè)備的優(yōu)先級低于255，故障恢復(fù)之初會先進入Backup狀態(tài)，其優(yōu)先級也會同步還原為故障發(fā)生前預(yù)先配置好的數(shù)值，等待后續(xù)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀況決定是否再次競爭Master地位。3．VRRP的基本配置（1）創(chuàng)建VRRP備份組，并配置虛擬IP地址。其中virtual-router-id為用戶自定義的虛擬路由器的標識，virtual-ip為用戶自定義的虛擬IP地址。[interface-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvridvirtual-router-idvirtual-ipvirtual-ip-address（2）配置設(shè)備在VRRP備份組中的優(yōu)先級。其中priority-value為用戶自定義的優(yōu)先級，取值范圍為1-254。[interface-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvridvirtual-router-idprioritypriority-value（3）配置設(shè)備在VRRP備份組中的搶占時間。delay-value為用戶自定義的搶占時間[interface-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvridvirtual-router-idpreempt-modetimerdelaydelay-value（4）配置設(shè)備在VRRP備份組中為非搶占模式。默認為搶占模式。[interface-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvridvirtual-router-idpreempt-modedisable4．配置舉例如圖7-14所示，配置要求R1與R2共同構(gòu)建一個VRRP備份組，R1為Master（Priority為200），R2為Backup（Priority為200），虛擬IP地址為10.1.12.254/24。當(dāng)出現(xiàn)Master設(shè)備故障恢復(fù)時，開啟搶占模式，10秒的搶占延時。圖7-14VRRP配置舉例設(shè)備的接口配置如表7-4所示。表7-4設(shè)備接口配置設(shè)備接口地址R1GE0/0/010.1.12.251/24GE0/0/110.1.13.1/24R2GE0/0/010.1.12.252/24GE0/0/110.1.23.2/24R3GE0/0/010.1.13.3/24GE0/0/110.1.23.2/24GE0/0/28.8.8.254/24PC1E0/0/110.1.12.1/24，網(wǎng)關(guān)：10.1.12.254PC2E0/0/110.1.12.2/24，網(wǎng)關(guān)：10.1.12.254ServerE0/0/08.8.8.8/24，網(wǎng)關(guān)：8.8.8.254R1上配置接口地址和RIP協(xié)議。[R1]interfaceGigabitEthernet0/0/0[R1-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress10.1.12.25124[R1-GigabitEthernet0/0/0]interfaceGigabitEthernet0/0/1[R1-GigabitEthernet0/0/1]ipaddress10.1.13.124[R1-GigabitEthernet0/0/1]rip1[R1-rip-1]version2[R1-rip-1]network10.0.0.0R2上配置接口地址和RIP協(xié)議。[R2]interfaceGigabitEthernet0/0/0[R2-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress10.1.12.25224[R2-GigabitEthernet0/0/0]interfaceGigabitEthernet0/0/1[R2-GigabitEthernet0/0/1]ipaddress10.1.23.224[R2-GigabitEthernet0/0/1]rip1[R2-rip-1]version2[R2-rip-1]network10.0.0.0R3上配置接口地址和RIP協(xié)議。[R3]interfaceGigabitEthernet0/0/0[R3-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress10.1.13.324[R3-GigabitEthernet0/0/0]interfaceGigabitEthernet0/0/1[R3-GigabitEthernet0/0/1]ipaddress10.1.23.324[R3-GigabitEthernet0/0/0]interfaceGigabitEthernet0/0/2[R3-GigabitEthernet0/0/1]ipaddress8.8.8.25424[R3-GigabitEthernet0/0/1]rip1[R3-rip-1]version2[R3-rip-1]network10.0.0.0[R3-rip-1]network8.0.0.0R1的GE0/0/0上配置VRRP協(xié)議，虛擬路由器標識符為1，虛擬地址為10.1.12.254/24，優(yōu)先級為200，搶占時間延時為10秒。[R1]interfaceGigabitEthernet0/0/0[R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvrid1virtual-ip10.1.12.254[R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvrid1priority200[R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvrid1preempt-modetimerdelay10R2的GE0/0/0上配置VRRP協(xié)議，虛擬路由器標識符為1，虛擬地址為10.1.12.254/24，優(yōu)先級為120。[R2]interfaceGigabitEthernet0/0/0[R2-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvrid1virtual-ip10.1.12.254[R2-GigabitEthernet0/0/0]vrrpvrid1priority120R1上使用displayvrrp命令查看VRRP配置信息。[R1]displayvrrpGigabitEthernet0/0/0|VirtualRouter1##VRRP組ID為1State:Master#本設(shè)備的角色為MasterVirtualIP:10.1.12.254#虛擬地址MasterIP:10.1.12.251#配置VRRP接口的地址PriorityRun:200##接口在本VRRP組中優(yōu)先級PriorityConfig:200MasterPriority:200Preempt:YESDelayTime:10s#開啟搶占模式，且延遲時間為10秒TimerRun:1sTimerConfig:1sAuthtype:NONEVirtualMAC:0000-5e00-0101CheckTTL:YESConfigtype:normal-vrrpBackup-forward:disabledCreatetime:2025-03-0209:40:47UTC-08:00Lastchangetime:2025-03-0209:40:56UTC-08:00R2上使用displayvrrp命令查看VRRP配置信息。<R2>displayvrrpGigabitEthernet0/0/0|VirtualRouter1State:BackupVirtualIP:10.1.12.254MasterIP:10.1.12.251PriorityRun:120PriorityConfig:120MasterPriority:200Preempt:YESDelayTime:0sTimerRun:1sTimerConfig:1sAuthtype:NONEVirtualMAC:0000-5e00-0101CheckTTL:YESConfigtype:normal-vrrpBackup-forward:disabledCreatetime:2025-03-0209:40:41UTC-08:00Lastchangetime:2025-03-0209:41:23UTC-08:00在PC3上可以ping通8.8.8.8。PC>ping8.8.8.8Ping8.8.8.8:32databytes,PressCtrl_CtobreakFrom8.8.8.8:bytes=32seq=1ttl=253time=31msFrom8.8.8.8:bytes=32seq=2ttl=253t