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高级交换技术

高级交换技术. 部署 VRRP 实现网关的冗余. 掌握 VRRP 的应用 熟悉 VRRP 的工作原理 掌握 VRRP 的基本配置 熟悉 VRRP 的基本维护. IP 网. 10.0.0.1. 10.0.0.6. 10.0.0.7. 10.0.0.8. 10.0.0.9. 普通网络存在的问题. 在如下局域网络中，终端用户存在被孤立的可能 。一旦交换机的三层虚接口故障，局域网用户就被孤立，不能实现与外部网络的通信。 VRRP （ Virtual Router Redundancy Protocol ）正是为了解决此问题而诞生。. IP 网. 10.0.0.2.

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Presentation Transcript

  1. 高级交换技术

  2. 部署VRRP实现网关的冗余 • 掌握VRRP的应用 • 熟悉VRRP的工作原理 • 掌握VRRP的基本配置 • 熟悉VRRP的基本维护

  3. IP网 10.0.0.1 10.0.0.6 10.0.0.7 10.0.0.8 10.0.0.9 普通网络存在的问题 • 在如下局域网络中，终端用户存在被孤立的可能 。一旦交换机的三层虚接口故障，局域网用户就被孤立，不能实现与外部网络的通信。VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol）正是为了解决此问题而诞生。

  4. IP网 10.0.0.2 10.0.0.1 10.0.0.3 10.0.0.6 10.0.0.7 10.0.0.8 10.0.0.9 VRRP的应用 • VRRP以虚拟路由器的形式为终端用户提供服务，而实际负责数据转发的路由器由一组运行VRRP协议的路由器选举产生，从而实现三层网关的备份。

  5. IP网 10.0.0.2 10.0.0.1 10.0.0.4 10.0.0.3 10.0.0.6 10.0.0.7 10.0.0.8 10.0.0.9 VRRP的应用 • 在同一VLAN虚接口下提供多组VRRP组，不同VRRP选择不同的路由器或三层交换机担当Master，相互实现备份。同时通过VLAN内主机设置不同的Virtual IP为网关地址实现负载分担。

  6. VRRP基本概念 • VRRP路由器 • 运行VRRP协议的路由器，一台VRRP路由器可以同时参与到多个VRRP组中，在不同的组中，一台VRRP路由器可以充当不同的角色 R2 Master Router F1/0 virtua Router F1/0 Backup Router R1 VRRP Group

  7. VRRP基本概念 • 虚拟IP地址 • 用于标示虚拟的路由器，该地址实际上就是用户的默认网关 R2 Master Router F1/0 virtua Router F1/0 Backup Router R1 VRRP Group

  8. VRRP基本概念 • MASTER、BACKUP路由器 • MASTER路由器就是在VRRP组实际转发数据包的路由器 • BACKUP路由器就是在VRRP组中处于监听状态的路由器 R2 Master Router F1/0 virtua Router F1/0 Backup Router R1 VRRP Group

  9. VRRP协议概述 • VRRP使用IP报文作为传输协议进行协议报文的传送。其协议号为112。 • VRRP协议报文使用固定的组播地址224.0.0.18进行发送。 • VRRP通过协议报文选举Master，除Maser外，其它路由器作为Backup对Master进行备份。 • Master 充当Virtual Router完成网关的所有功能。 • Virtual Router由LAN上唯一的Virtual Router ID标识。并具有如下的MAC地址：00-00-5E-00-01-{vrid}.

  10. VRRP协议报文格式 0 4 8 16 24 32

  11. VRRP的工作原理 两台物理Router使用vrrp发现对方 生成虚拟路由器 10.1.1.1/0000:5e00:01xx 10.1.1.1 比较优先级和IP 备用 主用 备用 主用 一台成为主路由器,另一台成为备用 10.1.1.2 hello 10.1.1.3 hello 用户网关指向虚拟路由器 主路由器出现故障后自动发生切换

  12. VRRP的选举 • 在VRRP组内，可以分别指定各路由器的选举优先级。 • 当VRRP进行选举时，首先比较选举优先级，优先级高者获胜成为该VRRP组的Master，失败者成为Backup。 • 如果两个VRRP Router具有相同的优先级，IP地址大者获胜成为Master。 • Master周期性发送Advertisement，Backup接收Advertisement。Backup如果一定时间内未收到Advertisement，认为Master Down，进行新一轮的Master选举

  13. VRRP的工作原理 • Master_Down_Timer ： • Backup 路由器认为Master路由器down机的时间间隔 • Preempt_Mode ： • 抢占模式,如果抢占模式关闭，高优先级的备份路由器不会主动成为活动路由器，即使活动路由器优先级较低，只有当活动路由器失效时，备份路由器才会成为主路由器。

  14. Initial 1 2 3 3 4 Master Backup 5 VRRP的状态迁移 • VRRP Router在备份组内除 Master和Backup状态外，还可能处于 Initial状态，其状态迁移如下图所示： • 1.Startup& priority=255 • 2.Startup& priority!=255 • 3.Shutdown • 4.Master_down_timer expire | Priority=0 in received packet | Priority in received packet < Own priority • 5.Priority in received packet > Own priority

  15. VRRP的配置 • VRRP路由冗余 Loopback:10.10.10.10 R2:Backup R1:Master VRID:1 Virtual Address:192.168.10.1 Interface Address:192.168.10.2 Interface Address:192.168.10.1 Ip Address:192.168.10.3 Gateway:192.168.10.1

  16. VRRP基本配置 • VRRP基本配置步骤 • 步骤一：基本IP地址配置 • 步骤二：区域定义及虚拟IP配置

  17. VRRP基本配置 • R1的配置： • router(config)#interface Fa 1/0 • router(config-if)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0 • router(config-if)#vrrp 1 ip 192.168.10.1 • R2的配置： • router(config)#interface Fa 1/0 • router(config-if)#ip add 192.168.10.2 255.255.255.0 • router(config-if)#vrrp 1 ip 192.168.10.1

  18. VRRP基本配置 • 设置备份组的优先级 • Router(config-if)# vrrpgroupprioritylevel • 恢复VRRP优先级的默认值 • Router(config-if)# no vrrpgroup priority [level]

  19. IP网 10.0.0.2 10.0.0.1 10.0.0.3 10.0.0.6 10.0.0.7 10.0.0.8 10.0.0.9 调整和优化VRRP • 配置VRRP接口跟踪 Vrrp group-number track interface [priority-decrement]

  20. 调整和优化VRRP • 设置VRRP备份组处于抢占模式(默认为抢占模式) • Router(config-if)# vrrpgrouppreempt [delay seconds] • 设置VRRP备份组处于非抢占模式 • Router(config-if)# no vrrpgrouppreempt

  21. 调整和优化VRRP • 配置VRRP定时器 Vrrp group-number timers advertise advertise-interval • 注意：主路由器时效间隔不能通过命令进行配置。主路由器时效间隔是通过通告报文的时间间隔计算的。

  22. 调整和优化VRRP • 设置定时器学习功能 • Router(config-if)# vrrpgrouptimers learn • 取消定时器学习功能 • Router(config-if)# no vrrpgrouptimers learn

  23. VRRP负载均衡 Loopback:10.10.10.10 R1:Master For VRID=1 Backup For VRID=2 R2:Backup For VRID=1 Master For VRID=2 VRID:1 Virtual Address:192.168.10.1 VRID:2 Virtual Address:192.168.20.2 VLAN10:192.168.10.2 VLAN20:192.168.20.2 VLAN10:192.168.10.1 VLAN20:192.168.20.1 VLAN20:192.168.20.3 Gateway:192.168.20.2 VLAN10:192.168.10.3 Gateway:192.168.10.1

  24. VRRP负载均衡 • R1的配置： • router(config)#interface Fa 2/0.1 • router(config-subif)#encapsulation dot1q 10 • router(config-subif)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 • router(config-subif)#no shutdown • router(config-subif)#vrrp 1 ip 192.168.10.1 • router(config)#interface Fa 2/0.2 • router(config-subif)#encapsulation dot1q 20 • router(config-subif)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 • router(config-subif)#no shutdown • router(config-subif)#vrrp 2 ip 192.168.20.2

  25. VRRP负载均衡 • R2的配置： • router(config)#interface Fa 2/0.1 • router(config-subif)#encapsulation dot1q 10 • router(config-subif)#ip address 192.168.10.2 255.255.255.0 • router(config-subif)#no shutdown • router(config-subif)#vrrp 1 ip 192.168.10.1 • router(config)#interface Fa 2/0.2 • router(config-subif)#encapsulation dot1q 20 • router(config-subif)#ip address 192.168.20.2 255.255.255.0 • router(config-subif)#no shutdown • router(config-subif)#vrrp 2 ip 192.168.20.2

  26. VRRP故障诊断与排错 • VRRP配置比较简单，通常通过查看配置文件和调试信息即可完成故障排除 • 故障之一：控制台上频频给出配置错误的提示 • 这表明交换机收到了错误的VRRP报文 • 故障之二：同一个备份组出现多个Master交换机 • 多个Master并存时间较短，属于正常情况 • 多个Master长时间共存，有可能是Master之间收不到VRRP报文，或者收到的报文不合法 • 故障之三：VRRP的状态频繁转换 • 备份组的定时器时间间隔设置太小 • 加大定时器时间间隔 • 设置抢占延迟时间

  27. 补充 • 热备份路由协议（HSRP） • HSRP使主路由器与备份路由器之间能够协同工作。 • 主路由器在发生故障时，HSRP自动选择备份路由器提供路由服务，切换时间极短，不会引起IP路由的重新计算。 • HSRP协议利用一个优先级方案来决定哪个配置了HSRP协议的路由器成为默认的主动路由器。

  28. 热备份路由协议（HSRP）

  29. 热备份路由协议（HSRP） • 配置了HSRP协议的路由器交换以下三种多点广播消息 • Hello──hello消息通知其他路由器，发送路由器的HSRP优先级和状态信息，HSRP路由器默认为每3秒钟发送一个hello消息； • Coup──当一个备用路由器变为一个主动路由器时发送一个coup消息； • Resign──当主动路由器要宕机或者当有优先级更高的路由器发送hello消息时，主动路由器发送一个resign消息。

  30. 热备份路由协议（HSRP） • 在任一时刻，配置了HSRP协议的路由器处于由以下六种状态： • Initial ——表示路由器的HSRP还未运行，一般在配置第一台HSRP路由器时会显示此状态； • Learn——表示配置HSRP的路由器还未知道虚地址，并一直监听来自主动路由器的消息包； • Listening──表示配置HSRP的路由器还已知道虚地址，路由器还在监听hello消息； • Speaking and listening──路由器正在发送和监听hello消息 • Standby──处于被用状态，当主动路由器失效时路由器可被选为主动路由器，接管包转发功能； • Active──路由器执行包转发功能。

  31. 配置HSRP • 定义HSRP组 • Standby group-number ip vritual-ip • group-number:0-255 • 配置路由器的HSRP组优先级 • Standby group-number priority priority -value • priority –value:0-255 默认为100

  32. 配置HSRP • 设置VRRP备份组处于抢占模式(默认为抢占模式) • Router(config-if)# standby group-numberpreempt [delay seconds] • 设置VRRP备份组处于非抢占模式 • Router(config-if)# no standbygroup-numberpreempt

  33. 配置HSRP • 配置接口跟踪 standy group-number track interface [priority-decrement]

  34. VRRP和HSRP之间区别 • 就安全而言,VRRP对HSRP的一个主要优势:它允许参与VRRP组的设备间建立认证机制.并且不像HSRP那样要求虚拟路由器不能是其中一个路由器的ip地址,但是VRRP允许这种情况发生(如果”拥有”虚拟路由器地址的路由器被建立并且正在运行,那么应该总是由这个虚拟路由器管理—等价于HSRP中的活动路由器)

  35. VRRP和HSRP之间区别 • VRRP的状态机比HSRP的要简单，HSRP有6个状态(初始(Initial)状态，学习(Learn)状态，监听(Listen)状态，对话(Speak)状态，备份(Standby)状态，活动(Active)状态)和8个事件，VRRP只有3个状态(初始状态(Initialize)、主状态(Master)、备份状态(Backup)).

  36. VRRP和HSRP之间区别 • HSRP有三种报文，而且有三种状态可以发送报文 呼叫(Hello)报文/告辞(Resign)报文/突变(Coup)报文. • VRRP有一种报文，广播报文，由主路由器定时发出来通告它的存在，使用这些报文可以检测虚拟路由器各种参数，还可以用于主路由器的选举。

  37. GLBP介绍 • 全称Gateway Load Banancing Protocol(网关负载均衡协议)，是思科的专有协议。 • GLBP不仅提供冗余网关，还在各网关之间提供负载均衡，而HRSP、VRRP都必须选定一个活动路由器，而备用路由器则处于闲置状态。和HRSP不同的是，GLBP可以绑定多个MAC地址到虚拟IP， • 从而允许客户端通过获得不同的MAC地址，由不同的路由器转发数据，而网关地址仍使用相同的虚拟IP，从而实现一定的冗余。

  38. GLBP介绍 • 活动网关选举 • 使用类似于HRSP的机制选举活动网关， • 优先级最高的路由器成为活动路由器，若优先级相同则IP地址最高的路由器成为活动路由器。称作Acitve Virtual Gateway，其他非AVG提供冗余。 • 某路由器被推举为AVG后，和HRSP不同的工作开始了，AVG分配虚拟的MAC地址给其他GLBP组成员。 • 所有的GLBP组中的路由器都转发包， • 各路由器只负责转发与自己的虚拟MAC地址的相关的数据包。

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