VRRP如何保障你的連接不掉線？

想象一下，你正在享受一場在線游戲的激烈對決，突然間，網絡連接中斷，將你從游戲世界中“瞬間傳送”回現實。這種情況不僅掃興，還可能讓你失去一場即將勝利的比賽。

那么，有沒有網絡技術能夠防止這種尷尬的發(fā)生呢？答案是肯定的——VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虛擬路由器冗余協(xié)議）就是網絡工程師們用來保障網絡連接穩(wěn)定性的“守護者”之一。

1、什么是VRRP？

VRRP是一種容錯協(xié)議，通過將幾臺路由設備組成一臺虛擬的路由設備，并使用一定的機制來實現：當主機的下一跳設備出現故障時，可以及時將業(yè)務切換到其他設備，從而保持通訊的連續(xù)性和可靠性。簡單來說，就像是在網絡世界里給主路由設備設好“備胎”，在主路由設備出現問題時迅速頂上，保障網絡不中斷。

2、為什么需要VRRP？

通常情況下，局域網內的主機（User）都會通過缺省網關（Gateway）與外部網絡進行通信，一旦出口網關設備發(fā)生故障，局域網內的主機與外部網絡的通信就會中斷。

配置多個出口網關是提高系統(tǒng)可靠性的常見方法，但局域網內的主機設備通常不支持動態(tài)路由協(xié)議。為此，IETF（Internet Engineering Task Force，因特網工程任務組）推出了VRRP用來解決局域網主機訪問外部網絡的可靠性問題。

3、VRRP是如何工作的？

VRRP處理過程

VRRP將一組物理路由設備（Master和Backup）組成一臺虛擬路由設備，作為一個備份組。局域網內的主機（User）只需要知道這個虛擬路由設備的IP地址（不需知道具體某臺路由設備的IP地址），并將缺省網關設置為該虛擬路由設備的IP地址，就可以利用該虛擬網關與外部網絡進行通信。網絡正常情況下，VRRP將虛擬路由設備動態(tài)關聯(lián)到Master物理路由設備上，數據流量通過Master轉發(fā)。VRRP正常情況流量示意如下圖所示。

當該Master路由設備或鏈路出現故障時，VRRP選擇Backup路由設備來接替網絡中的數據業(yè)務傳輸工作，整個過程對用戶完全透明，實現了內部網絡和外部網絡的不間斷通信。VRRP主設備或鏈路故障時，流量轉發(fā)情況如下圖所示。

VRRP狀態(tài)及流量切換后，流量轉發(fā)情況如下圖所示。

VRRP選舉機制

VRRP中路由設備的主備狀態(tài)（Master和Backup）根據設備配置的優(yōu)先級大小，通過VRRP報文進行選舉：

優(yōu)先級最大的為主虛擬路由設備，指定狀態(tài)為Master。如果優(yōu)先級相同，則比較路由設備接口的IP地址，接口IP地址大的為主虛擬路由設備，并為主機提供實際的路由轉發(fā)服務。當Master路由設備出現故障時，剩下的Backup路由設備將重新進行選舉并產生新的Master接替路由轉發(fā)服務。如果配置了搶占機制，原來的Master路由器恢復后，將重新?lián)屨汲蔀镸aster路由設備。如果未配置搶占機制，原來的Master路由器恢復后，將成為Backup路由設備。

如果將VRRP虛擬IP地址配置為路由設備真實的接口IP地址，則該設備被稱為IP地址擁有者（IP Address Owner）。如果IP地址擁有者狀態(tài)是可用的，則該設備將一直為Master狀態(tài)。

VRRP路由設備狀態(tài)

VRRP路由設備在工作過程中會出現三種狀態(tài)：Initialize、 Master和Backup，這3種狀態(tài)可以相互轉換。

Initialize：設備啟動VRRP功能進入此狀態(tài)。Master：當路由器處于此狀態(tài)時，會定期發(fā)送VRRP組播報文，并響應對虛擬IP地址的ARP請求。Backup：當路由設備處于此狀態(tài)時，會接收Master發(fā)送的VRRP組播報文，并對虛擬IP地址的ARP請求不做響應。

4、VRRP有什么優(yōu)勢？

VRRP能夠顯著提升網絡的穩(wěn)定性和可靠性，具有以下優(yōu)勢：

簡化配置與維護：VRRP不需要改變組網結構，不需要更改主機的默認網關設置或動態(tài)路由協(xié)議配置。這使得VRRP成為一種易于實施且維護成本低的解決方案。

實現無縫網關備份：通過將多臺具有相同出口的路由設備納入同一備份組，并將其共同呈現為一臺虛擬路由器作為默認網關，VRRP確保了局域網內網關設備的高可用性。一旦主網關發(fā)生故障導致網絡中斷，VRRP能夠迅速將數據轉發(fā)任務切換至備用路由器上執(zhí)行，從而在不改變主機默認網關的情況下實現網絡通信的快速恢復。

局域網內主機無感知：VRRP的工作機制對終端用戶和局域網內的主機是透明的。這意味著即使在網關設備之間進行切換時，主機也能繼續(xù)正常工作而不會察覺到任何變化。

支持多級冗余備份：除了基本的主備切換功能外，VRRP還允許配置多臺設備作為冗余備份。這種靈活性使得網絡管理員可以根據實際需求和資源情況來設計更為復雜的冗余策略，進一步增強網絡的健壯性和容錯能力。

5、VRRP有哪些應用場景？

監(jiān)視接口狀態(tài)：VRRP可以監(jiān)視接口狀態(tài)，在備份組所在的接口或路由設備的其他端口出現故障時提供備份功能。負載分擔：通過建立兩個或更多的備份組來實現VRRP的負載分擔。聯(lián)動EOAM/BFD：與EOAM（以太網操作、管理和維護）或BFD（雙向轉發(fā)檢測）聯(lián)動使用，提高鏈路檢測的準確性。