一，VRRP原理

1.1VRRP概述

Virtual Router Redundancy Protocol虚拟路由器冗余协议，将多个物理网关加入到备份组中，形成一台虚拟网关，承担物理网关的功能。只要备份组中仍有一台物理网关正常工作，虚拟网关就仍然正常工作。版本VRRPv2基于IPv4，VRRPv3基于IPv6。

如图所示在R1和R2上部署VRRP，两台路由器逻辑为一台虚拟路由器提供网关功能。R1为Master状态，承担转发报文任务，发送免费ARP刷新SW1的MAC转发表指向自己（IPv4版本时虚拟MAC地址格式为00-00-5E-00-01-{VRID}，IPv6版本格式为00-00-5E-00-02-{VRID}），持续在组播224.0.0.18发送VRRP报文通告自己存活。R2为Backup状态，如果长时间没有收到存活报文定时器超时后变更为Master状态。

1.2VRRP协议报文

Version：版本，VRRPv2适用于IPv4网络，VRRPv3适用于IPv4和IPv6网络。

Virtual Rtr ID：该报文所关联的虚拟路由器的标识及配置的vrid。

Priority：发送给该报文的VRRP路由器的优先级（默认是100）。

Addr Count：该VRRP包含的虚拟IP地址的数量。

Auth Type：VRRP 支持三种认证类型，不认证，纯文本密码，MD5方式认证。分别对应0，1，2。

Adver Int：发送VRRP通告消息的间隔，默认为1秒。

IP Address：所关联的虚拟路由器的虚拟IP地址，可以多个。

Authentication Data：验证所需密码信息。

1.3VRRP原理

1.3.1VRRP状态机

VRRP协议中定义了三种状态机，Initialize，Master，Backup。其中只有处于Master状态的设备才可以转发那些发送到虚拟IP地址的报文。

Initialize：该状态为VRRP不可用状态，在此状态时设备不会对VRRP报文做任何处理。通常在刚配置VRRP或设备检测故障时会进入Initialize状态。如果接口的优先级配置为255，则直接成为进入Master状态，如果小于255，则先切换至Backup状态。

Master：定时发送VRRP通告报文，通告自己存活。以虚拟MAC地址响应对虚拟IP地址的地址的ARP请求。转发目的MAC地址为虚拟MAC地址的IP报文。如果自己是虚拟IP地址的拥有者会接收目的IP是虚拟IP地址的IP报文，否则丢弃。如果收到优先级比自己大的报文，立即切换至Backup。如果收到自己与优先级相等的报文，且自己的IP地址比对端地址小，立即切换至Backup。

Backup：接收Master设备发送的VRRP通告报文，判断Master设备是否正常。对虚拟IP地址的ARP请求不响应。丢弃目的IP地址为虚拟IP地址的IP报文如果收到优先级和自己相同或比自己大的报文则重置Master_Down_Interval定时器

1.3.2VRRP工作过程

# R1的配置
[R1]interface  GigabitEthernet  0/0/0
[R1-GigabitEthernet0/0/0]dis this
[V200R010C10SPC700]
#
interface GigabitEthernet0/0/0undo portswitchip address 10.1.1.10 255.255.255.0vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254
#
return
# R2配置
[R2-GigabitEthernet0/0/0]dis this
[V200R010C10SPC700]
#
interface GigabitEthernet0/0/0undo portswitchip address 10.1.1.11 255.255.255.0vrrp vrid 1 virtual-ip 10.1.1.254
#
return

1.VRRP备份组中的设备选举出Master。Master设备发送免费ARP报文，将虚拟MAC地址通告给与他连接的设备，从而承担报文转发任务。

①R1先配置所以先成为Master设备，后面状态变化后再比较优先级和接口IP大小抢占。

# R1日志（变为master）：
Jul  8 2022 13:54:25+00:00 R1 VRRP/2/VRRPNONMASTER:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.127.2.30.2 The state of VRRP changed between backup and Initialize state. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=10.1.1.10, NodeName=R1, IfName=GigabitEthernet0/0/0, CurrentState=2, ChangeReason=interface up)
Jul  8 2022 13:54:29+00:00 R1 VRRP/2/VRRPCHANGETOMASTER:OID 1.3.6.1.2.1.68.0.1 The status of VRRP changed to master. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=10.1.1.10, NodeName=R1, IfName=GigabitEthernet0/0/0, ChangeReason=protocol timer expired(GigabitEthernet0/0/0 up))
# R2日志(变为backup）：
Feb  5 2023 01:06:28+00:00 R2 VRRP/2/VRRPNONMASTER:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.127.2.30.2 The state of VRRP changed between backup and Initialize state. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=10.1.1.11, NodeName=R2, IfName=GigabitEthernet0/0/0, CurrentState=2, ChangeReason=interface up)

②Master设备发送的免费ARP报文如下：

③刷新SW1的MAC地址转发表

2.Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文，以公布其配置信息和工作情况。组播地址为224.0.0.18，如下所示。

3.如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的Backup设备将根据优先级重新选举新的Master。

4.VRRP备份组切换时，Master设备发生切换，新的Master设备立即发送免费ARP报文，刷新连接的设备的MAC表项从而引导流量而对用户无感知。

①关闭Master设备的端口模拟故障，R1和R2日志如下。

# R1因为接口故障从Master切换至Initialize状态
Jul  8 2022 14:29:47+00:00 R1 VRRP/2/VRRPMASTERDOWN:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.127.2.30.1 The state of VRRP changed from master to other state. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=10.1.1.10, NodeName=R1, IfName=GigabitEthernet0/0/0, CurrentState=1, ChangeReason=interface down)
Jul  8 2022 14:29:47+00:00 R1 %%01IFPDT/4/IF_STATE(l)[8]:Interface GigabitEthernet0/0/0 has turned into DOWN state.
Jul  8 2022 14:29:47+00:00 R1 %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[9]:The line protocol IP on the interface GigabitEthernet0/0/0 has entered the DOWN state.
Jul  8 2022 14:29:47+00:00 R1 %%01VRRP/4/STATEWARNINGEXTEND(l)[10]:Virtual Router state MASTER changed to INITIALIZE, because of interface down. (Interface=GigabitEthernet0/0/0, VrId=1, InetType=IPv4) # R2因为计时器超时所以切换至Master
Feb  5 2023 01:37:07+00:00 R2 VRRP/2/VRRPCHANGETOMASTER:OID 1.3.6.1.2.1.68.0.1 The status of VRRP changed to master. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=10.1.1.11, NodeName=R2, IfName=GigabitEthernet0/0/0, ChangeReason=protocol timer expired(GigabitEthernet0/0/0 up))

②R2切换为Master并发送免费ARP和VRRP组播通告自己状态。SW1的MAC转发表也刷新了。

5.原Master设备故障恢复时，如果该设备为IP地址拥有者（优先级为255），将直接切换至Master状态。如果优先级小于255，先切换至Backup状态，且优先级恢复为故障前配置的优先级。

①将R1的G0/0/1接口恢复后，R1变为backup状态。（在拓扑中，R1的接口DOWN后，R2成为Master，再将R1接口恢复，R1会从Initialize切换至backup不会切换至master。因为R1和R2优先级相同但R1的IP小于R2）

Jul  8 2022 14:52:03+00:00 R1 VRRP/2/VRRPNONMASTER:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.127.2.30.2 The state of VRRP changed between backup and Initialize state. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=10.1.1.10, NodeName=R1, IfName=GigabitEthernet0/0/0, CurrentState=2, ChangeReason=interface up)
Jul  8 2022 14:52:03+00:00 R1 %%01IFPDT/4/IF_STATE(l)[27]:Interface GigabitEthernet0/0/0 has turned into UP state.
Jul  8 2022 14:52:03+00:00 R1 %%01IFNET/4/LINK_STATE(l)[28]:The line protocol IP on the interface GigabitEthernet0/0/0 has entered the UP state.
Jul  8 2022 14:52:07+00:00 R1 VRRP/2/VRRPCHANGETOMASTER:OID 1.3.6.1.2.1.68.0.1 The status of VRRP changed to master. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=202.100.1.10, NodeName=R1, IfName=GigabitEthernet0/0/0, ChangeReason=protocol timer expired(GigabitEthernet0/0/0 up))
Jul  8 2022 14:52:07+00:00 R1 VRRP/2/VRRPV3CHANGETOMASTER:OID 1.3.6.1.2.1.207.0.1 The status of VRRP changed to master. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, InetAddrType=1, IPAddress=10.1.1.10, ChangeReason=3)
Jul  8 2022 14:52:07+00:00 R1 %%01VRRP/4/STATEWARNINGEXTEND(l)[29]:Virtual Router state BACKUP changed to MASTER, because of protocol timer expired. (Interface=GigabitEthernet0/0/0, VrId=1, InetType=IPv4)
Jul  8 2022 14:52:10+00:00 R1 VRRP/2/VRRPMASTERDOWN:OID 1.3.6.1.4.1.2011.5.25.127.2.30.1 The state of VRRP changed from master to other state. (VrrpIfIndex=3, VrId=1, IfIndex=3, IPAddress=202.100.1.10, NodeName=R1, IfName=GigabitEthernet0/0/0, CurrentState=2, ChangeReason=priority calculation)
Jul  8 2022 14:52:10+00:00 R1 %%01VRRP/4/STATEWARNINGEXTEND(l)[30]:Virtual Router state MASTER changed to BACKUP, because of priority calculation. (Interface=GigabitEthernet0/0/0, VrId=1, InetType=IPv4)
[R1-GigabitEthernet0/0/0]display vrrp b
[R1-GigabitEthernet0/0/0]display vrrp brief
Total:1     Master:0     Backup:1     Non-active:0
VRID  State        Interface                Type     Virtual IP
----------------------------------------------------------------
1     Backup       GE0/0/0                  Normal   10.1.1.254
# 在接口恢复后，先是变为Master再变化为Backup，过程非常短暂。

②如果在接口下配置IP地址为虚拟IP地址（优先级变为255），则会说明该设备为地址的拥有者，当选举时会立即将自己变为Master。

[R1-GigabitEthernet0/0/0]ip address  10.1.1.254 24
Warning: The priority of this VRRP backup group has changed to 255 and will not change.
[R1]display  vrrp        GigabitEthernet0/0/0 | Virtual Router 1State : MasterVirtual IP : 10.1.1.254Master IP : 10.1.1.254PriorityRun : 255PriorityConfig : 100MasterPriority : 255Preempt : YES   Delay Time : 0 sTimerRun : 1 sTimerConfig : 1 sAuth type : NONEVirtual MAC : 0000-5e00-0101Check TTL : YESConfig type : normal-vrrpBackup-forward : disabledCreate time : 2022-07-08 13:54:25Last change time : 2022-07-08 15:01:20

6.Backup设备的优先级高于Master设备时，由Backup设备的工作方式决定是否选举Master。

· 抢占模式：在抢占模式下比较优先级和接口IP地址选举Master。

· 非抢占模式：只要Master设备没有出现故障，Backup设备的配置更优先也不会抢占。

· 抢占默认开启。

①修改R1的优先级为101，比R2的默认100大，抢占为Master。

[R1-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 priority 101
[R1-GigabitEthernet0/0/0]display  vrrpGigabitEthernet0/0/0 | Virtual Router 1State : MasterVirtual IP : 10.1.1.254Master IP : 10.1.1.10PriorityRun : 101PriorityConfig : 101MasterPriority : 101Preempt : YES   Delay Time : 0 s

②在R2上配置非抢占，并修改R2优先级为102。R2不会抢占为Master。

[R2-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 preempt-mode  disable
[R2-GigabitEthernet0/0/0]vrrp vrid 1 priority 102
[R2-GigabitEthernet0/0/0]display  vrrp        GigabitEthernet0/0/0 | Virtual Router 1State : BackupVirtual IP : 10.1.1.254Master IP : 10.1.1.10PriorityRun : 102PriorityConfig : 102MasterPriority : 101Preempt : NO

1.3.3VRRP选举规则

1.VRRP根据优先级确定角色，优先级越高，越有可能成为Master。（优先级255直接成为Master及地址是虚拟IP地址）

2.VRRP报文的优先级高于或等于自己优先级，则Backup设备保持Backup状态。

3.如果VRRP报文中的优先级低于自己的优先级，采用抢占方式的Backup切换至Master，非抢占设备仍然是Backup。

4.如果多个设备同时切换到了Master状态，通过VRRP报文进行交互协商，优先级高的成为Master设备。如果优先级相同则比较IP地址，IP地址越大越优先。

1.3.4VRRP定时器

ADVER_INTERVAL定时器：Master发送VRRP通告报文的时间周期，缺省为1秒。

Master_DOWN定时器：Backup设备监听该定时器超时后，变为Master。计算公式为3 * ADVER_INTERVAL） + Skew_time（偏移时间）

Skew_time： (256 - 优先级) / 256

当Master设备主动放弃Master地位（如Master设备退出备份组）会发送优先级为0的通告报文，用来使Backup设备快速切换成为Master设备，而不用等待Master_Down_Interval定时器超时。切换的时间称为Skew time。

当Master故障时不能发送通告报文，则需要等待MASTER_DOWN定时器超时后认为Master设备无法正常工作，Backup设备切换为Master。

二，VRRP的其他功能&配置

2.1VRRP追踪功能

2.2VRRP

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