虚拟路由器冗余协议（VRRP）
5.1 VRRP协议原理
VRRP协议（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由器冗余协议）与HSRP类似，能够提高网络的稳定性和可靠性，其由IETF标准RFC2338定义。由于VRRP与HSRP原理类似，只是术语和功能上有细微的差别，所以本节简要介绍VRRP的原理。
1、VRRP的工作原理
如图5.1所示，VRRP协议将LAN网段上的两台或者多台路由器可以作为一台“虚拟”路由器使用，通过同一个虚拟IP地址和虚拟MAC地址而对外提供服务。如果其中一台出现故障，另一台就能接替它，继续完成路由功能。
图5.1 VRRP创建了一个有自己MAC地址和IP地址的虚拟路由器
VRRP协议组中包括一台主路由器、备份路由器和一台虚拟路由器组成。VRRP协议中活跃路由器称为主路由器，其转发发送到虚拟路由器的数据包。而其他VRRP组中非主路由器的路由器都处于备份状态。虚拟路由器是向最终用户代表一台可以连续工作的路由器。
VRRP与HSRP相同根据优先级大小选择主路由器，同一个VRRP组中优先级最大的路由器成为主路由器，状态为Master。组中其他路由器都处于备份状态，并检测主路由器的状态。主路由器每隔一段时间会发送一个VRRP通告，通告其工作正常。如果VRRP组中的备份路由器长时间没有收到主路由器的通告，就将自己改为Master状态。VRRP组内可能有多台备份路由器同时认为自己是主路由器，这时每台主路由器都会比较收到的VRRP通告中的优先级与本地的优先级的大小。如果本地优先级小于VRRP通告的优先级，则自身路由器状态为备份状态，否则为Master状态不变。最终一个VRRP组中优先级最大的路由器成为新的主路由器。
2、虚拟MAC地址
VRRP组中虚拟路由器的MAC地址格式为0000.5e00.01xx，其中xx为VRRP组号。
例如：VRRP组47，则虚拟路由器的MAC地址是0000.5e00.012f。
3、VRRP通告
VRRP协议中只定义了一种报文即VRRP通告，其使用IP协议协议号为112，目的地址为组播地址224.0.0.18。
4、VRRP的状态
VRRP协议共定义了三种状态：Master（主状态）、Backup（备份状态）、Initialize（初始状态）。
n 初始状态：所有路由器都从初始状态开始，即进程启动后进入此状态。
n 备份状态：接收主路由器发送的VRRP组播通告，由此判断主路由器的状态；丢弃发送到虚拟路由器的MAC地址和IP地址的数据包；不响应对虚拟IP地址的ARP请求。
n 主状态：定期发送VRRP组播通告；响应对虚拟IP地址的ARP请求，并且发送免费ARP报文使网络内主机知道虚拟IP地址和虚拟MAC地址的对应关系；转发目的地址是虚拟MAC地址的IP数据包。
VRRP三种状态间的转换关系，如图5.2所示。
图5.2 VRRP三种状态之间的转换关系
在初始状态如果接收到startup消息，并且优先级为255（优先级范围0～255）时，则路由器状态转为主状态；如果优先级小于255时，则路由器状态转为备份状态。
在备份状态如果接口收到shutdown消息，则路由器状态转为初始状态；如果Master_Down_Interval时间超时，则路由器转为主状态。
在主状态如果接口收到shutdown消息，则路由器状态转为初始状态；如果接收到的VRRP组播通告中的优先级大于本地优先级，则路由器状态转为备份状态。
名称解释：
1、Master_Down_Interval相当于HSRP中的保持时间，即备份路由器一段时间没有收到主路由器的VRRP通告，则认为主路由器异常，自身成为主路由器。
2、VRRP优先级与HSRP优先级相同，范围是0～255，可以配置的范围是1～254，默认为100。如果，VRRP配置的虚拟IP地址和路由器的实际物理接口地址相同时这个VRRP路由器称为IP地址拥有者，这时此路由器的VRRP优先级为255。
5、VRRP计时器
VRRP通告的发送时间默认为1s，而Master_Down_Interval时间是3倍的主路由器VRRP通告发送时间再加上一个偏移时间，具体的计算公式详见RFC2338。
