基于vrrp的网络可靠性配置 毕业论文

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1、 本科学生毕业论文本科学生毕业论文基于基于 VRRPVRRP 的网络可靠性配置的网络可靠性配置作作 者者 院（系）院（系） 计算机与信息工程学院计算机与信息工程学院 专专 业业 计算机科学与技术计算机科学与技术 年年 级级 计科本计科本 学学 号号 指导教师指导教师 论文成绩论文成绩 日日 期期 20122012 年年 5 5 月月 13目录摘要.11 引言 .12 VRRP 简介 .12.1 VRRP 协议概述 .12.2 VRRP 协议的相关概念 .12.3 VRRP 协议的工作原理 .22.4 VRRP 协议的报文 .32.5 VRRP 选举机制 .43 VRRP 单备份组配置 .53.

2、1 实验拓扑 .53.2 实验步骤 .53.3 测试 .74 结语.9参考文献.10Abstract.10131基于基于 VRRPVRRP 的网络可靠性配置的网络可靠性配置摘要摘要: :本文讨论了虚拟路由冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol VRRP）的基本原理,并针对 VRRP 的实际运用给出了详细的实例。它保证在当一 台路由设备宕机时，备份路由设备及时接管转发工作，向用户提供透明的切换， 起到提高网络可靠性的作用。最后分析了 VRRP 的不足之处。关键词：VRRP；虚拟路由器；路由冗余1 1 引言引言 随着Internet的迅猛发展，基于网络的应用

3、逐渐增多。人们对网络的依赖 性越来越强，这就对网络的可靠性提出了越来越高的要求。斥资对所有网络设 备进行更新当然是一种很好的可靠性解决方案；但本着保护现有投资的角度考 虑，可以采用廉价冗余的思路，在可靠性和经济性方面找到平衡点。虚拟路由 冗余协议（Virtual Router Redundancy Protocol，VRRP）就是一种很好的解 决方案。该协议应用于作为静态配置缺省网关上的第三层交换机和路由器上， 为依赖缺省网关进行广域网接入或访问其它局域网网域的终端系统提供了更快、 更有效的冗余容错能力。在该协议中，对共享多存取访问介质（如以太网）上 终端IP设备的默认网关(Default G

4、ateway)进行冗余备份，从而在其中一台路由 设备宕机时，备份路由设备及时接管转发工作，向用户提供透明的切换，提高 了网络服务质量。使用 VRRP 协议，不用改造目前的网络拓扑结构，最大限度 节约了投资成本，只需较少的管理费用，却大大提升了网络的可靠性和可用性， 具有重大的应用价值。 VRRP 协议是网络中一个比较基础而又重要的协议，在许多的实际建网中都 必须运行该协议。一方面它可以实现默认下一跳的冗余备份，另外它还可以实 现多个默认网关的负载均衡。从2001 年起，就由 Nokia 公司的网络专家 R.Hinden 执笔开始拟定 IPV6 下的 VRRP 构架，主要有两个出发点来设计这个

5、新的 VRRP，一是针对在 IPV6下新的IP构架，比如说取消了广播报文、对IPV4 下发送免费ARP通告网络自身的IP改为发送用ICMP IPV6的NA 报文等对 VRRP 协 议作必须的相应修改，二是利用 IPV4下多年使用VRRP的经验，趁着 IP 协议变 更之际，对 VRRP 中已经发现的不足之处进行了修改，比如说取消了认证字段， 改变了广播间隔的度量单位，增加了接受模式等，该草案自2001年12月起每隔6 月出一个更新版，最新的是2004年9月的草案7。 2 2 VRRPVRRP 简介简介 2.1 VRRP 协议概述 虚拟路由冗余协议(Virtual Router Redundanc

6、y Protocol，简称 VRRP 协 议)在该协议中，一对路由设备协同工作，对终端 IP 设备的默认网关(DefauIt Gateway)进行冗余备份，当一台路由设备宕机时，备份路由设备及时接管转发 工作，向用户提供透明的切换，起到提高网络可靠性的作用。 2.2 VRRP 协议的相关概念 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 VRRP132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(VRID):由多个 VRRP 路由器组成，属于同一 VRRP 组的 VRRP 路由器 互相交换信息虚拟路由器:对于每一个 VRRP 组

7、，抽象出来的一个逻辑路由器，该路由器 充 当网络用户的网关虚拟 IP 地址、MAC 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，一旦 MASTER 路 由器出现故障， BACKUP 路由器就开始接替工作 2.3 VRRP 协议的工作原理 如下图所示，协议对 VRRP 规定了 3 种状态:INITIALIZE，MASTER 和 BACKUP。简单地说，INITIALIZE 即初始态；MASTER 即主用状态，也就是在 VRRP 备份组中真正起作用的路

8、由器；BACKUP 即备用状态，是 MASTER 的备份。 对于不同状态的实现，有如下要求: INITIALIZE 路由器启动时，如果路由器的优先级是 255(最高优先级，当且仅当配置的 VRRP 虚拟 IP 地址和接口 IP 相同，即所谓 IP 地址拥有者)，要发送 VRRP 通告 信息，并发送广播 ARP 信息通告路由器 IP 地址对应的 MAC 地址为路由虚拟 MAC，设置通告信息定时器准备定时发送 VRRP 通告信息，转为 MASTER 状态；否 则进入 BACKUP 状态，设置定时器定时检查是否收到 MASTER 的通告信息。 MASTER 主机状态下的路由器要完成如下功能: 设置定

9、时通告定时器； 用 VRRP 虚拟 MAC 地址响应路由器 IP 地址的 ARP 请求； 转发目的 MAC 是 VRRP 虚拟 MAC 的数据包； 如果是虚拟路由器 IP 的拥有者，将接受目的地址是虚拟路由器 IP 的数 据包，否则丢弃； 当收到 Shutdown 的事件时删除定时通告定时器，发送优先级为 0 的通 告包，转初始化状态； 如果定时通告定时器超时，发送 VRRP 通告信息； 收到 VRRP 通告信息时，如果优先级为 0，发送 VRRP 通告信息；否则， 判断数据的优先级是否高于本机，或相等而且实际 IP 地址大于本地实际 IP，设置定时通告定时器，复位主机超时定时器，转 BACK

10、UP 状态；否则的 话，丢弃该通告包。 BACKUP 备机状态下的路由器要实现以下功能: 设置主机超时定时器； 不能响应针对虚拟路由器 IP 的 ARP 请求信息； 丢弃所有目的 MAC 地址是虚拟路由器 MAC 地址的数据包； 不接受目的是虚拟路由器 IP 的所有数据包； 当收到 shutdown 的事件时删除主机超时定时器，转初始化状态；133 主机超时定时器超时的时候，发送 VRRP 通告信息，广播 ARP 地址信息， 转 MASTER 状态； 收到 VRRP 通告信息时，如果优先级为 0，表示进入 MASTER 选举； 否则判断数据的优先级是否高于本机，如果高的话承认 MASTER 有

11、效，复 位主机超时定时器；否则的话，丢弃该通告包2.4 VRRP 协议的报文图图2 2 VRRPVRRP协议协议 的报文的报文 各字段解释如下： VRID：虚拟路由器号（即备份组号） ，取值范围1255。Version：协议版本号，VRRPv2 对应的版本号为2。Priority：路由器在备份组中的优先级，取值范围0255，数值越大表明 优先级越高。优先级0 系统保留给特殊用途使用，255 则是系统保留给IP 地址 拥有者的。Count IP Addrs：备份组虚拟IP 地址的个数。1 个备份组可对应多个虚拟 IP地址。VersionVersionTypeTypeVRIDVRID Priori

12、tyPriorityCountCount IPIP AddrssAddrss AuthAuth TypeType AdverAdver IntInt ChecksumChecksum IPIP AddressAddress (1)(1) IPIP AddressAddress (n)(n) AuthenticationAuthentication DataData (1)(1) AuthenticationAuthentication DataData (2)(2) MasterDownTimer 超时超时收到一个本地优先极大的报文收到一个本地优先极大的报文INITIALIZEMASTERBACKUP收收到到startup,且且优优先先级级等等于于255收收到到shutdown消消 息息收收到到shutdown消消 息息收收到到startup,且且优优先先级级小小于于255图图 1 1 状态转换图状态转换图134Auth Type：认证类型。该值为0 表示无认证，为1 表示简单字符认证，为 2表示MD5认证。Adver Int：发送通告报文的时间间隔，单位为秒，缺省为1 秒。Checksum：16 位校验和，用于检测VRRP 报文中的数据破坏情况。IP Address：备份组虚拟IP 地址表项。所包含的地址数定义在Count IP Addrs字段。Authentication D