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VRRP的概念

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）是一种网络协议，用于实现网关设备的冗余备份，防止单点故障，确保网络高可用性。

虚拟路由器的概念

VRRP通过将多台物理路由器虚拟成一个逻辑上的“虚拟路由器”（Virtual Router），对外提供一个虚拟IP地址（VIP）。
这个VIP就是终端设备的默认网关，终端设备并不知道背后其实是多台路由器在协同工作。

VRRP的作用

主备冗余：主路由器故障时，备份路由器自动接管，无需人工干预。
提高可用性：避免单点故障导致的网络中断。
负载分担（可选）：通过配置多个VRRP组，实现不同VRRP组的Master分布在不同设备上，实现负载分担。

VRRP的工作原理

1. 角色划分

Master（主路由器）：负责转发所有发往虚拟IP的流量。
Backup（备份路由器）：监听Master状态，一旦Master失效，立即接管。

2. 选举机制

优先级（Priority）决定主备关系：
- 默认优先级为100，范围1–254。
- 特殊的Priority值255，虚拟路由器的IP和某一个路由器的接口IP一样，这个路由器取255
- 优先级越高越优先成为Master。（注意是越高越优先）
- 如果优先级相同，则比较接口IP地址，IP大的优先。
- 同一VRRP组中只允许存在一个主路由器，一个备份路由器。
抢占机制（Preempt）：
- 默认开启，允许更高优先级的Backup在Master恢复后重新夺回主控权。
- 若R1故障，R2接管。R1恢复后，因优先级更高，R1重新成为Master。

3. 心跳机制

Master定期发送VRRP通告报文（Advertisement），默认间隔1秒。
Backup若3倍间隔时间未收到通告，则认为Master故障，触发切换。

4. 切换过程

Master停止发送通告。
Backup检测到超时，启动计时器。
Backup中优先级最高的设备抢占成为新Master。
新Master发送免费ARP，更新交换机MAC表。
流量无缝切换到新Master。

5.工作过程

VRRP虚IP地址的ARP响应：

主路由器激活虚IP地址，同时也激活该IP对应的虚MAC地址，主机发送虚IP地址的ARP请求时，主路由器使用虚MAC进行ARP响应。
备份路由器不激活虚拟IP地址，也不激活虚拟MAC地址，更不进行虚IP的ARP响应，也不接收目的MAC是虚MAC的报文。

刷新MAC表：

当设备成为VRRP主路由器时，立即发送应答型的无故ARP，用于刷新交换机MAC表。
该功能是否默认开启，因厂家、设备、版本不同而不同；当版本采用接口MAC作为源MAC发送VRRP报文时，如果未开启无故ARP，将出现二层网络连通性问题。

报文格式

VRRP协议报文是Master路由器以组播的方式，定时发送的VRRP报文。
VRRP协议报文使用固定的组播地址224.0.0.18进行发送。
虚拟路由器由LAN上唯一的Virtual Router ID标识。并具有虚MAC地址：00-00-5E-00-01-{vrid}。

VRRP+MSTP部署配置案例

前置：MSTP配置要求：MSTP实验配置

这边规定设置为.1为主网关，.2为备用网关，.254为虚拟网关。

在MSTP的基础上新加以下配置，需要给SW1和SW2的vlan10和vlan20分别添加网关地址，也要各自创建vlan30并添加网关地址，SW7创建vlan30并给端口添加模式。

SW1配置
interface Vlanif10
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
 vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.254     //服务的虚拟网关
 vrrp vrid 10 priority 110                  //设置优先级（默认100）
 dhcp select relay                          //DHCP中继
 dhcp relay server-ip 192.168.30.10


interface Vlanif20
 ip address 192.168.20.2 255.255.255.0
 vrrp vrid 20 virtual-ip 192.168.20.254
 dhcp select relay
 dhcp relay server-ip 192.168.30.10


interface Vlanif30
 ip address 192.168.30.1 255.255.255.0
 vrrp vrid 30 virtual-ip 192.168.30.254
 vrrp vrid 30 priority 110

stp instance 30 priority 4096              //配置当前网桥在实例30中的优先级

SW2配置
interface Vlanif10
 ip address 192.168.10.2 255.255.255.0
 vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.254
 dhcp select relay                          //DHCP中继
 dhcp relay server-ip 192.168.30.10

interface Vlanif20
 ip address 192.168.20.1 255.255.255.0
 vrrp vrid 20 virtual-ip 192.168.20.254
 vrrp vrid 20 priority 110
 dhcp select relay         
 dhcp relay server-ip 192.168.30.10

interface Vlanif30
 ip address 192.168.30.2 255.255.255.0
 vrrp vrid 30 virtual-ip 192.168.30.254

stp instance 30 priority 8192              //配置当前网桥在实例30中的优先级

在路由器上配置DHCP
dhcp enable

ip pool vlan10
 gateway-list 192.168.10.254
 network 192.168.10.0 mask 255.255.255.0

ip pool vlan20
 gateway-list 192.168.20.254
 network 192.168.20.0 mask 255.255.255.0

interface Ethernet0/0/0
 ip address 192.168.30.10 255.255.255.0
 dhcp select global

ip route-static 192.168.10.0 255.255.255.0 192.168.30.254
ip route-static 192.168.20.0 255.255.255.0 192.168.30.254

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