VRRP protokola darbības princips

FHRP (First Hop Redundancy Protocol) — protokolu ģimene, kas paredzēta noklusējuma ieejas vārtejas redundances izveidei. Kopējā ideja šiem protokoliem ir vairāku maršrutētāju apvienošana vienā virtuālā maršrutētājā ar kopēju IP adresi. Šī IP adrese tiks piešķirta viesdatoru adresēm kā noklusējuma vārtejas adrese. Brīvā realizācija šai idejai ir protokols VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol). Šajā rakstā aplūkosim VRRP protokola pamatus.

VRRP maršrutētāji apvienojas vienā virtuālā maršrutētājā. Visi grupā esošie maršrutētāji ir vienas kopīgas virtuālās IP (VIP) adreses un kopēja grupas numura vai VRID (Virtual Router Identifier) īpašnieki. Viens maršrutētājs var piedalīties vairākās grupās, katrai no kurām jābūt ar savu unikālo VIP/VRID pāri.

Cisco gadījumā virtuālo maršrutētāju iestata uz attiecīgā interfeisa ar komandu:

R1(config-if)# vrrp  ip

Visus maršrutētājus var iedalīt divos tipos: VRRP Master un VRRP Backup.

VRRP Master — tas ir maršrutētājs, kas nodarbojas ar pakotņu pārsūtīšanu attiecīgajai virtuālajai grupai.

VRRP Backup — tas ir maršrutētājs, kas gaida paketi no Master. Ja paketes no Master vairs nenokļūst, Backup mēģina pāriet uz Master stāvokli.

Maršrutētājs kļūst par Master, ja tam ir augstākais prioritāte. Master nepārtraukti izsūta ziņojumus uz plaša adresa 224.0.0.18, lai informētu Backup maršrutētājus, ka tas darbojas. Master nosūta ziņojumus atbilstoši Adver Timer taimerim, kas pēc noklusējuma ir 1 sekunde.

Šajā gadījumā kā sūtītāja MAC adrese tiek izmantota grupas adrese 00:00:5E:00:01:xx, kur xx ir VRID heksadecimālajā formātā. Šajā piemērā tiek izmantota pirmā grupa.

Ja Backup maršrutētāji neiegūst ziņojumus trīs Adver Timer (Master Down Timer) laikā, jaunais Master kļūst maršrutētājs ar visaugstāko prioritāti vai maršrutētājs ar augstāko IP. Tajā pašā laikā Backup maršrutētājs ar augstāku prioritāti pārņems Master lomu no zemākas prioritātes. Tomēr, ja Backup režīmā nav aktivizēta preempt funkcija, Backup nepārņems lomu no Master.

R1(config-if)# no vrrp  preempt

Ja VRRP maršrutētājs ir VIP adreses īpašnieks, tad tas vienmēr pārņems Master lomu.

VRRP prioritāti nosaka 1 līdz 254. Vērtība 0 ir rezervēta gadījumiem, kad Master ir nepieciešams noņemt uz sevi atbildību par maršrutizāciju. Vērtība 255 tiek noteikta maršrutētājam, kas ir VIP īpašnieks. Noklusējuma prioritāte ir 100, bet to var noteikt administratīvi:

R1(config-if)#vrrp  priority

Šeit mēs varam redzēt maršrutētāja prioritāti, kad tā ir noteikta administratīvi:

Un šeit ir gadījums, kad maršrutētājs ir VIP īpašnieks:

VRRP maršrutētājs var būt trīs stāvokļos: Initialize, Backup, Master. Šos stāvokļus maršrutētājs secīgi maina.

Initialize stāvoklī maršrutētājs gaida darbības sākumu. Ja šis maršrutētājs ir VIP adreses īpašnieks (prioritāte ir 255), tad maršrutētājs sūta ziņojumus, ka kļūst Master. Viņš arī nosūta gratuitous ARP pieprasījumu, kurā avota MAC adrese ir virtuālā maršrutētāja adrese. Pēc tam viņš pāriet uz Master stāvokli. Ja maršrutētājs nav VIP īpašnieks, tad viņš pāriet uz Backup stāvokli.

Backup stāvoklī maršrutētājs gaida paketes no Master. Maršrutētājs šajā stāvoklī neatbild uz ARP pieprasījumiem no VIP adreses. Tāpat viņš nepieņem paketes, kuru mērķa adrese ir virtuālā maršrutētāja MAC adrese.

Ja Backup nesaņem ziņojumus no Master noteiktā Master Down Timer laikā, tad viņš sūta VRRP ziņojumu, ka grasās kļūt par Master. Pēc tam viņš nosūta plaša apjoma VRRP ziņojumu, kurā avota MAC adrese ir šī virtuālā maršrutētāja adrese. Šajā ziņojumā maršrutētājs norāda savu prioritāti.

Master stāvoklī maršrutētājs apstrādā paketes, kas adresētas virtuālajam maršrutētājam. Viņš arī atbild uz ARP pieprasījumiem uz VIP. Master izsūta VRRP ziņojumus katras Adver Timer periodā, lai apstiprinātu, ka darbojas.

*May 13 19:52:18.531: %VRRP-6-STATECHANGE: Et1/0 Grp 1 state Init -> Backup
*May 13 19:52:21.751: %VRRP-6-STATECHANGE: Et1/0 Grp 1 state Backup -> Master

VRRP arī ļauj līdzsvarot slodzi starp vairākiem maršrutētājiem. Lai to izdarītu, vienā interfeisā tiek izveidotas divas VRRP grupas. Vienai grupai tiek piešķirta lielāka prioritāte nekā otrai. Tajā pašā laikā otrā maršrutētāja prioritāte tiek noteikta pretēji. T.i., ja vienam maršrutētājam pirmās grupas prioritāte ir 100, bet otrās grupas - 200, tad otram maršrutētājam pirmās grupas prioritāte būs 200, bet otrās 100.

Kā minēts iepriekš, katrai grupai jābūt savam unikālam VIP. Tādējādi mēs iegūstam divus IP adreses, kuras apkalpo divi maršrutētāji, katrs no kuriem var kalpot kā noklusējuma vārti.

Pusē datoru tiek piešķirta viena noklusējuma vārti adrese, pusē otra. Tādējādi puse satiksmes plūdīs caur vienu maršrutētāju, bet otra puse caur otru. Ja viens no maršrutētājiem atteiksies, otrs pārņems abu VIP darbu.

Tādējādi VRRP ļauj organizēt noklusējuma vārti izturību, palielinot tīkla uzticamību. Un, ja izmanto vairākus virtuālos maršrutētājus, var arī izlādēt slodzi starp reālajiem maršrutētājiem. Atsķiršanās reakcijas laiku var samazināt, samazinot taimerus.

Avots: habr.com