三层交换VRRP_三层交换机vrrp配置实例

三层交换

使用三层交换技术实现VLAN间通信

三层交换=二层交换+三层转发

三层交换的原理：一次路由，多次交换

当三层设备接收到一个数据帧后会拆除原数据帧，重新封装新的源MAC地址和目标MAC地址，并且因为帧头部的信息发送变化，最后的帧效验CRC也应当随之改变。

在这个流程中的多个数据包，其中只有第一个数据包是由三层交换机和三层引擎来处理的，处理的方式是软件方式，与路由器相同，三层引擎获取了新的二层封装信息后，路由这个数据包

在第一个数据包转发完成后，在硬件里创建一个MLS条目，用于后续的数据包由硬件执行的重新封装和快速转发。二层数据帧会被重新封装为需要转发的下一个网段的帧格式。

这就是MLS“一次路由，多次转发”

基于CEF的MLS

其关键在于两张转发信息表，**转发信息库（FIB)**与路由表一一对应，是路由表的一个镜像，路由表更新时，FIB随之变化，其中FIB包含邻接主机的IP地址与VLANID的对应关系，邻接关系表包含邻接主机和交换机MAC地址的对应关系用来提供二层重写信息

基于CEF的MLS转发过程，即发送单播数据包，通过查找FIB的邻接关系表，重新封装数据帧，从而从相应的端口进行转发

三层交换机具备路由功能，所以两个VLAN之间可以互相访问，每一个VLAN虚接口就是该网段的网关。

#####在三层交换机上配置的VLAN接口为虚接口
[Huaweil interface Vlanif 10
[Huawei-Vlanif10]ip address 192.168.10.124
[Huawei-Vlanif10]display ip interface brief ###端口自动激活

工作原理
1、主机A给主机B发送单播数据包
2、交换机查找FIB表，找到下一跳地址
3、查找希望一条地址对应的邻接关系的二层封装信息
4、转发信息库

总结

单臂路由三层交换都可以实现VLAN之间的通信日（常生活中三层交换使用的更为广泛）

单臂路由工作原理:路由器重新封装MAC地址，转换为VLANID

三层交换:一次路由，多次交换

一次路由: 数据流的第 -一数据包由三层引擎来处理，重新封装MAC，再路由转发数据包

多次交换:第一一个数据包转发后，会在硬件创建-一个MLS条目，MLS包含FIB (转发信息库:包含有VLANID和主机IP)、邻接关系表(邻接主机和MAC地址)，通过查询FIB和邻接关系表重新封装数据帧，从相应端口转发数据

三层交换机的配置

在三层交换机启用路由功能

Switch(config)# ip routing

配置虚接口的IP

Switch(config)# interface vlan vlan-id

Switch(config-if)# ip address ip_ address netmask

Switch(config-if)# no shutdown

配置路由接口

SW1(config)#interface f0/24

SW1(config- if)#switchport trunk allowed vlan remove 2

VRRP概述

Virtual Router Redundancy Protocol，也即虚拟路由器冗余协议。
利用VRRP，一组路由器(同一个LAN中的接口)协同工作，但只有一个处于Master状态，处于该状态的路由器(的接口)承担实际的数据流量转发任务。在一个VRRP组内的多个路由器接口共用一个虚拟IP地址，该地址被作为局域网内所有主机的缺省网关地址。
VRRP决定哪个路由器是Master，Master路由器负责接收发送至用户网关的数据包并进行转发，以及响应PC对于其网关IP地址的ARP请求。
Backup路由器侦听Master路由器的状态，并在Master路由器发生故障时，接替其工作，从而保证业务流量的平滑切换。

其类似于女盆友与小三的关系，女盆友（Master)没了，小三顶上（Backup)。得保证幸福生活不能断

VRRP的作用:

提供了局域网上的设备备份机制。VRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时由另一台路由器来代替，从而保证通讯的连续性和可靠性。
VRRP工作时会在网络中加入一个含有虚拟IP和虚拟MAC地址的虚拟路由器，该路由器充当网络用户的网关，使得网络E的主机与虚拟路由器通信无需
了解这个网络上物理路由器的任何信息
Master报文的发送:当Master正常工作时，它会每隔一段时间(缺省为1秒)向组内Backup设备发送vrrp通告报文，通告自己工作正常。(注:只有M aster发送VRRP报文)

VRRP报文:

VRRP报文是一种多播报文，由Master路由器发出来通告它的存在，使用VRRP报文可以检测虚拟路由器的各种参数，用于主路由器的选择。VRRP报文号是封装在IP报文中，通过组播的方式传送（TTL为255，协议号为112）。也就是说VRRP协议跟ICMP协议一样，工作在第三层(路由层)，它是不具有端口的说法的。

（1)Version:

VRRP协议版本号，FC3768定义了版本号2

(2)Type:
指明VRRP报文类型，RFC3768只定义了一种VRRP报文，即VRRP通告报文，所以该字段总为1(若收到的VPPR通告报文的该字段的类型为非1则会被丢弃)

(3)Virtual Rtr ID:
即上面讲的大VRID.一个VRID唯一标识了一个虚拟路由器，取值范围为[1,255]。(所以一台路由器的接口最多可以运行255个VRP组)

(4) Prioritv:
优先级。虚不受影响。若此字段为0表示这是Master路由器出现故障发送的VRRP通告报文，当Backup路由器收到此通告报文后，会等待(Skew time(256-Backup路拟路由器中用该字段来决定Master路由器和Backup路电器，值越大表明优先级越高，取值为11.2551，缺省值为100.假设虚拟路由器的IP地址跟VRRP组中某台路由器地址相同，那么该路由器的发出的VRRP报文的字段总为255，即使人为指定为其他值也由器的优先级)/256)秒时间然后将自己切换为Master路由器（小三上位的先决条件）

(5)CountIPAddrs:

VRRP通告报文中包含的IP数目，即被一个VRRP虚拟路由器所分配的IP地址的数量。

(6)Auth Type:
认证类型字段，一个虚拟路由器只能使用一种认证类型，若Backup路由器收到的通告报文段中认证类型字段是未知或者和本地配置不匹配，则将该数据包丢弃。认证类型字段的定义:0表示无认证，1表示保留，向前一个版本的RFC2338。 2.提供兼容性表示保留，向前一个版本的RFC2338提供兼容性

(7)Adver Int:

Mater路由器向外发送VRRP通告报文的时间间隔，以秒为单位，取值范围是[1,255]，缺省为1

(8) Checksum:

整个VRRP报文的校验和

(9)IP Address:

VRRP虚拟路由器的虚拟IP地址(可配置多个)

(10)Authentication Data:

验证字。为了向RFC2338兼容，在实际的封装时，全置为0，接收方会忽略此字段

VRRP术语

VRRP路由器:
运行VRRP的路由器。一台VRRP路由器(的接口)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。

VRRP组:
一个VRRP组由多个VRRP路由器组成，使用相同的VRID(Virtual Router ID.虚拟路由器ID)进行标识，属于同一VRRP组的VRRP路由器互相交换信息，每一个VRRP组中只能有一个Master。

虚拟路由器:
对于每一个VRRP组，抽象出来的一个逻辑路由器，该路由器充当网络用户的网关，该路由器并非真实存在，事实上对于用户而言，只需知道虚拟路由器的 IP，至于具体的虚拟路由器的角色由谁来承担、数据转发任务由谁来承担、 Master故障后谁来接替，这是VRRP的工作

虚拟IP地址、MAC地址:
虚拟IP地址就是虚拟路由器的IP地址，该地址实际上就是用户的网关地址。
虚拟MAC地址是虚拟路由器根据VRID生成的MAC地址。一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址，格式为:00-00-5E-00-01-{VRID}。

Master、Backup路由器:
**Master路由器:**在VRRP组中实际转发数据包的路由器，在每一个VRRP组中仅有Master响应对虚拟IP地址的ARP请求。Master路由器同时以一定的时间间隔发送VRRP消息，以便通知Backup路由器自己的存活情况。
**Backup路由器:**处于监听状态的路由器，一旦Master路由器出现故障， Backup路由器就开始接替工作。
选举依据:先比较接口VRRP优先级(比大)，如果相等，则比较接口IP地址(比大)

VRRP工作进程

1.VRRP组中的设备选举出Master。Master设备通过发送免费ARP报文，将虚拟MAC地址通知给与它连接的设备或者主机，从而承担报文转发任务。
2.Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文。
3．如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的Backup设备重新选举新的Master。
4.VRRP组状态切换时，Master设备由一台设备切换为另外一台设备，新的Master设备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟IP地址信息的免费ARP报文刷新与它连接的主机或设备中的MAC表项，从而把用户流量引到新的Master设备上来，整个过程对用户完全透明。
5．原Master设备故障恢复时，若该设备为IP地址拥有者（则其优先级为255），将直接切换Master状态。若该设备优先级小于255，将首先切换至Backup状态，且其优先级恢复为故障前配置的优先级。
6.Backup设备的优先级高于Master设备时，由Backup设备的工作方式(抢占方式和
非抢占方式）决定是否重新选举Master.

如何加入VVRP

[R1]int vlanif 10 ####网关接口(三层交换为VLAN接口，路由器为下行接口)

[R1-Vlanif10]ip address 192.168.10.1

[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.10.1###创建VRRP虚拟路由器的标识vrid为1，并配置vrid1的虚拟IP地址

[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 priority 120####设置设备A的优先级为120(缺值为100)，数值越大越优先

[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay6###配置Master设备的抢占时延为6秒(缺省值为0，立即抢占)，以防频繁地进行状态切换

[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 track interface GigabitEthernet0/0/1 reduce 30###跟踪上行接口G0/0/1的状态，如端口故障则Master优先级降低30(缺省值为10)

[R1-Vlanif10]vrrp vrid 1 track interface g0/0/2####跟踪下行接口
VRRP实操

R1

SW2

SW1

SW3

总结VRRP
VRRP组通过vrid来识别的，一个VRRP组可以有多个VRRP路由，其中包含一个Master，一个或者多Backup

VRRP会虚拟出一个虚拟路由，包含虚拟IP和虚拟MAC(有固定格式，00-00-5E-00-01-{VRID})，虚拟IP和Master/backup在同一网段

VRRP虚拟IP地址，用于做在vrrp路由器局域网下所有主机的默认网关IP地址:
一般是通过优先级来决定Master和backup的角色，优先级较大的一方为Master，如果优先级相同，使用IP较大的一方做为Master Master 实际转发数据和响应局域网主机的ARP请求，定时发送VRRP报文给backup
backup用于监听Master 发来的vrrp报文，如果超过一定时限，就会抢占Masterd地位