VRRP的作用與實(shí)施論文
摘要：本文以紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院網(wǎng)絡(luò )為平臺，以建設基于VRRP的核心交換機冗余系統為目的，介紹了VRRP的原理及實(shí)施方法。
關(guān)鍵詞：VRRP；負載均衡；容錯
一、問(wèn)題的提出
紹興職業(yè)技術(shù)學(xué)院在20xx年7月進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò )擴容改造，大大增強了網(wǎng)絡(luò )的穩定性和安全性。但隨著(zhù)自動(dòng)化辦公的不斷深入、應用服務(wù)的不斷增加以及用戶(hù)數量的不斷增多，用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )的穩定性也提出了更高的要求。提高網(wǎng)絡(luò )的穩定性需要日常的監管與維護，同時(shí)也與網(wǎng)絡(luò )的架構有關(guān)。
目前學(xué)院網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示，為了提高網(wǎng)絡(luò )的穩定性和安全性，我們把不同的用戶(hù)按區劃到了不同的VLAN中（如A區為VLAN10，分配地址為：192.168.10.X/24;C區為VLAN 20，分配地址為192.168.20.X/24）,同時(shí)在核心交換機上為每個(gè)VLAN分別設置一個(gè)IP地址，作為相應VLAN的默認網(wǎng)關(guān)（VLAN10設置地址為192.168.10.254，作為VLAN10用戶(hù)的網(wǎng)關(guān)地址； VLAN20設置地址為192.168.20.254，作為VLAN20用戶(hù)的網(wǎng)關(guān)地址）。這樣，客戶(hù)端發(fā)向不同VLAN以及外網(wǎng)的數據都會(huì )轉發(fā)給默認網(wǎng)關(guān)指向的設備，也即核心交換機轉發(fā)，從而實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的連通性。從這里我們可以看出，核心交換機的作用至關(guān)重要，不僅承擔著(zhù)各VLAN間的路由功能，也起著(zhù)與外網(wǎng)連通的橋梁作用。若核心交換機出現故障或宕機，將會(huì )導致整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的癱瘓。
二、VRRP技術(shù)分析
為了提高網(wǎng)絡(luò )的穩定性，在核心交換機出現故障時(shí)把損失降到最低，我們可以再添置一臺核心交換機，作為原核心交換機的備份設備，當原核心交換機出現問(wèn)題時(shí)，可由備份的設備自動(dòng)接替其工作。但添置的設備若不做任何設置將不起作用，出現故障時(shí)，客戶(hù)端仍會(huì )把數據發(fā)向有問(wèn)題的原核心交換機。
VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)協(xié)議是一種設備容錯協(xié)議，可以將一組交換機組織成一個(gè)虛擬交換機，稱(chēng)之為一個(gè)備份組。在這個(gè)備份組中，交換機身份有master即主交換機和backup即備份交換機之分，身份的獲取由交換機按競選的方法自動(dòng)競選獲取，其中master交換機負責數據的轉發(fā)，而backup交換機定時(shí)檢測master交換機的工作狀況，當檢測到master出現故障時(shí)，會(huì )自動(dòng)接替master交換機的工作轉發(fā)數據。其結構如圖2所示：
具體而言，圖中的2臺核心交換機同樣需要為各vlan設置相應的IP地址作為VLAN的鏈接地址，S1中設置VLAN10的鏈接地址為192.168.10.253/24,vlan20的鏈接地址為192.168.20.253/24；在S2中設置VLAN10的鏈接地址為192.168.10.252/24,vlan20的鏈接地址為192.168.20.252/24,但這些地址不作為客戶(hù)端的默認網(wǎng)關(guān)，那么客戶(hù)端的默認網(wǎng)關(guān)該設什么呢？VRRP協(xié)議把網(wǎng)內的兩臺核心交換機組織成VRRP備份組，該備份組要根據實(shí)際情況為各vlan設置虛擬IP地址，圖2中vlan10設置地址為192.168.10. 254/24，vlan20設置地址為192.168.20.254/24，而這些地址才是相應vlan用戶(hù)的網(wǎng)關(guān)地址。
接下來(lái)以vlan10的用戶(hù)為例簡(jiǎn)單闡述下數據的傳輸過(guò)程。對于vlan10的用戶(hù)需設置網(wǎng)關(guān)地址為192.168.10.254/24(該地址實(shí)際上是VRRP備份組為vlan 10設置的地址)，當vlan 10內的主機要訪(fǎng)問(wèn)vlan 10之外的網(wǎng)絡(luò )資源時(shí)，會(huì )把數據發(fā)向網(wǎng)關(guān)地址所指定的設備，也即VRRP備份組，該備份組會(huì )把數據交由該組內的master交換機轉發(fā)，當該組內的backup交換機檢測到master交換機出現故障時(shí)，會(huì )自動(dòng)接替數據轉發(fā)功能，從而提高網(wǎng)絡(luò )的穩定性，同時(shí)該切換對于用戶(hù)來(lái)說(shuō)是完全透明的，并不需要客戶(hù)端更改設置。
三、VRRP用于負載均衡
在VRRP備份組中，backup交換機只有當檢測到master交換機出現故障時(shí)，才接替master交換機的工作，進(jìn)行數據的轉發(fā)，也就是說(shuō)，當master交換機正常工作時(shí)，backup交換機不轉發(fā)數據，這對設備的利用率不高。在VRRP中，允許一臺交換機加入到多個(gè)備份組中，多個(gè)備份組可以通過(guò)設置實(shí)現流量的負載均衡，充分利用各設備。
具體而言，通過(guò)VRRP創(chuàng )建備份組10和備份組20。在備份組10中，S1作為master交換機，S2作為backup交換機；而在備份組20中，則剛好相反，S2作為master交換機，S1作為backup交換機，各vlan的用戶(hù)則根據實(shí)際情況與不同的備份組關(guān)聯(lián)，圖2中vlan10的用戶(hù)與備份組10關(guān)聯(lián)，通過(guò)該組中master交換機S1轉發(fā)數據，當出現故障時(shí)由該組中的backup交換機S2轉發(fā)；vlan20的用戶(hù)與備份組20關(guān)聯(lián)，數據由該組的master交換機S2轉發(fā)，出現故障時(shí)則由該組中的backup交換機S1轉發(fā)。這樣2臺核心交換機不僅實(shí)現了相互備份的`目的，也實(shí)現了流量的分擔。
四、VRRP的配置實(shí)現
以學(xué)院實(shí)際網(wǎng)絡(luò )結構作為依托，按圖2所示的拓撲結構為例，實(shí)現內網(wǎng)用戶(hù)（vlan10和vlan20用戶(hù)）能夠訪(fǎng)問(wèn)外網(wǎng)（用地址為60.190.195.161/24模擬），同時(shí)，要求核心設備S1和S2互為備份且負載均衡，其中vlan10的用戶(hù)通過(guò)S1轉發(fā)，當S1出現故障時(shí)，能通過(guò)S2轉發(fā)；vlan20的用戶(hù)通過(guò)S2轉發(fā)，當S2出現故障時(shí)，能通過(guò)S1轉發(fā)。本文只討論在核心交換機上vrrp協(xié)議的配置與實(shí)現，其他設備的配置不在本文的討論范圍內。
基本配置：在S1和S2上配置vlan及相應vlan的連接地址
在核心交換機S1中創(chuàng )建vlan10和vlan 20
S1(config)#vlan 10
S1(config)#vlan 20
為不同vlan 設置相應的鏈接地址
S1(config)#interface vlan 10
S1(config-if)#ip add 192.168.10.253 255.255.255.0
S1(config)#interface vlan 20
S1(config-if)#ip add 192.168.20.253 255.255.255.0
在核心交換機S2中創(chuàng )建vlan10和vlan 20
S2(config)#vlan 10
S2(config)#vlan 20
為不同vlan 設置相應的鏈接地址
S2(config)#interface vlan 10
S2(config-if)#ip add 192.168.10.252 255.255.255.0
S2(config)#interface vlan 20
S2(config-if)#ip add 192.168.20.252 255.255.255.0
VRRP配置
在S1中創(chuàng )建vrrp備份組10，與vlan 10關(guān)聯(lián)，并設置相應IP地址，該IP地址為vlan 10用戶(hù)的網(wǎng)關(guān)地址
S1(config)#interface vlan 10
S1(config-if)#vrrp 10 ip 192.168.10.254
設置該交換機在備份組10中的優(yōu)先級為120，使之成為備份組10的master交換機（默認優(yōu)先級為100，優(yōu)先級高的成為master交換機）
S1(config-if)#vrrp 10 priority 120
創(chuàng )建vrrp備份組20，與vlan 20關(guān)聯(lián)，并設置相應IP地址，該IP地址為vlan 20用戶(hù)的網(wǎng)關(guān)地址，優(yōu)先級默認。
S1(config)#interface vlan 20
S1(config-if)#vrrp 20 ip 192.168.20.254
在S2中創(chuàng )建vrrp備份組10，與vlan 10關(guān)聯(lián)，并設置相應IP地址，優(yōu)先級默認。
S2(config)#interface vlan 10
S2(config-if)#ivrrp 10 ip 192.168.10.254
創(chuàng )建vrrp備份組20，與vlan 20關(guān)聯(lián)，并設置相應IP地址，將優(yōu)先級設置為120，使之成為vrrp備份組20的master交換機
S2(config)#interface vlan 20
S2(config-if)#vrrp 20 ip 192.168.20.254
S2(config-if)#ivrrp 20 priority 120
通過(guò)以上配置，vlan 10 用戶(hù)的數據通過(guò)核心交換機S1轉發(fā)，vlan 20 用戶(hù)的數據通過(guò)核心交換機S2轉發(fā)，實(shí)現了設備的容錯與負載均衡。
五、結束語(yǔ)
VRRP作為設備容錯的一個(gè)協(xié)議，不僅可以實(shí)現設備間的互相備份，也可實(shí)現流量的負載均衡，提高了網(wǎng)絡(luò )的穩定性和可靠性，也使網(wǎng)絡(luò )發(fā)生故障時(shí)用戶(hù)的損失達到最低。隨著(zhù)用戶(hù)數量的不斷增多，vrrp協(xié)議起的作用也將越來(lái)越大。
參考文獻：
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