4.7.7 VRRP路由
1.VRRP路由概述
VRRP为Virtual Router Redundancy Protocol的缩写，意为虚拟路由冗余协议。简单来说，VRRP是一种容错协议，用于构建一个虚拟路由器，保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时的由另一台路由器来代替，从而保持通信的连续性和可靠性。VRRP是仅适用于IPv4的路由协议。
为了使VRRP工作，一个虚拟路由器拥有一个虚拟IP地址和一个虚拟MAC地址，当这个网络上的主机与虚拟路由器通信时，无需了解这个网络上物理路由器的任何信息。一个虚拟路由器由一个主路由器（Master）和若干个备份路由器（Backup）组成，主路由器实现真正的数据转发功能。当主路由器出现故障时，备份路由器成为新的主路由器，接替它的工作，这个过程大约在3s内完成。
根据图4-251所示的VRRP网络拓扑，路由器Switch A、Switch B的本身的IP地址分别为192.168.0.100，192.168.0.101。Switch A和Switch B分别为VLAN10和VLAN100两个子网创建两个虚拟路由器，这两个虚拟路由器拥有自己的虚拟IP地址分别为192.168.10.1，192.168.100.1，其 中192.168.10.1是VLAN10子网的虚拟网关IP地址，而192.168.100.1是VLAN100子网的虚拟网关IP地址。两个局域网内的主机仅仅知道各自虚拟路由器的虚拟网关IP地址，而并不知道具体的路由器Switch A、Switch B的本身的IP地址。网络内的主机之间就通过这个虚拟的路由器来进行通信。而对于这个虚拟路由器则需要进行如下工作：
图4-251 VRRP网络拓扑
1）根据优先级的大小挑选主路由器，优先级最大的为主路由器，若优先级相同，则比较接口的IP地址，接口的IP地址大的就成为主路由器，由它提供实际的路由服务。这样可以根据需要组态，可有效分配路由器之间的负荷。一个虚拟路由器可以拥有一个或多个IP地址，由用户配置，如果虚拟IP地址与实际接口地址相同，则这个路由器就是IP地址拥有者（IP address owner），且成为主路由器（Master）。在SCALANCE X414-3E设置时，可以通过设置“Router is Master”选择一台路由器接口作为主路由器Master。
2）其他路由器作为备份路由器，随时监测主路由器的状态。当主路由器正常工作时，它会每隔一段时间（Advertisement Interval，SCALANCE X414-3E的VRRP的Adver-tisement Interval的默认时间为1s）发送一个VRRP组播报文，以通知组内的备份路由器，主路由器处于正常工作状态。当组内的备份路由器长时间（Mater Down Interval）没有接收到来自主路由器的报文，则将自己转为主路由器。当组内有多台备份路由器时，将有可能产生多个主路由器。这时每一个主路由器就会比较VRRP报文中的优先级（Priority）和自己本地的优先级，如果本地的优先级小于VRRP中的优先级，则将自己的状态转为备份路由器，否则保持自己的状态不变。SCALANCE X414-3E设置该模式为抢占模式（Pre-empt Mode）。通过这样一个过程，就会将优先级最大的路由器选成新的主路由器，完成VRRP的备份功能。
从上述分析可以看到，对于网络中的主机来说，它并没有做任何额外的工作，它对外的通信也不会因为一台路由器坏掉而受到影响。
目前，西门子高端工业以太网交换机中，仅有SCALANCE X414-3E交换机支持VRRP。
2.VRRP路由组态
本例网络拓扑由2台交换机SCALANCE X414-3E，分别称为Switch A和Switch B。Switch C和Switch D为SCALANCE X204-2，通过端口分别与Switch A和Switch B的Port9.1和Port10.1相连。PG/PC1、PG/PC2分别与Switch C和Switch D相连。相应的IP地址和参考SCALANCE X-400具体组态VLAN的方法，请参照4.4节VLAN组态。
（1）组态Switch A
通过IE浏览器打开Switch A的Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。在单击目录树“Switch”→“VLAN”，单击右侧的页面“New Entry”按钮，按照组态要求给对应的端口添加VLAN10和VLAN100，如图4-252所示。
图4-252 添加VLAN10和VLAN100
依次单击目录树“Router”→“Subnets”，然后单击右侧的页面“New Entry”按钮，给VLAN10增加一个192.168.10.3/24的网关，单击“Set Values”按钮结束设置，如图4-253所示。
图4-253 给VLAN10增加一个网关
按照同样的方式给VALN100增加一个192.168.100.2/24的网关，单击“Set Values”按钮结束设置，如图4-254所示。
图4-254 给VLAN 100增加一个网关
结果如图4-255所示。
图4-255 设置结果
依次单击目录树“Router”→“VRRP”→“Routers”，然后单击右侧的页面“New En-try”按钮。给192.168.10.∗网段（即VLAN10的子网）新建一个虚拟路由器10，即VLAN ID 10和VR ID 10。优先级（Priority）和发送VRRP报文时间间隔（Advertisement Interval）保持默认状态，如图4-256所示。单击“Set Values”按钮结束设置。可见虚拟MAC地址为00-00-5E-00-01-0A，其中0A就是VR ID=10的16进制。
图4-256 新建一个虚拟路由器10
再次单击“New Entry”按钮。给192.168.100.∗（即VLAN100的子网）网段新建一个虚拟路由器100，即VLAN ID 100和VR ID 100。优先级（Priority）和发送VRRP报文时间间隔（Advertisement Interval）保持默认状态。单击“Set Values”按钮结束设置，如图4-257所示。可见虚拟MAC地址为00-00-5E-00-01-64，其中64就是VR ID=100的16进制。
图4-257 新建一个虚拟路由路100
依次单击目录树“Router”→“VRRP”→“Addresses”，可见“Associated IP Addres-ses”。单击
，给虚拟路由器10添加虚拟IP 192.168.10.1。单击“Set Values”按钮结束，如图4-258所示。
使用同样的方法，给虚拟路由器100添加虚拟IP 192.168.100.1，如图4-259所示。
（2）组态Switch B
通过IE浏览器打开Switch B的Web页面，输入用户名和密码，均为“admin”。再依次单击目录树“Switch”→“VLAN”，单击右侧的页面“New Entry”按钮，按照组态要求给对应的端口添加VLAN10和VLAN100，如图4-260所示。
图4-258 给虚拟路由器10添加虚拟IP
图4-259 给虚拟路由器100添加虚拟IP
图4-260 添加VLAN10和VLAN100
依次单击目录树“Router”→“Subnets”，然后单击右侧的页面“New Entry”按钮，给VLAN10增加一个192.168.10.2/24的网关，单击“Set Values”按钮结束设置，如图4-261所示。
图4-261 给VLAN10增加一个网关
接下来，按照同样的方式给VALN100增加一个192.168.100.3/24的网关，单击“Set Values”按钮结束设置，如图4-262所示。
图4-262 给VLAN100增加一个网关
结果如图4-263所示。
图4-263 设置结果
依次单击目录树“Router”→“VRRP”→“Routers”，然后单击右侧的页面“New En-try”按钮。给192.168.10.∗网段（即VLAN10的子网）加入虚拟路由器10，即VLAN ID10和VR ID 10。优先级（Priority）和发送VRRP报文时间间隔（Advertisement Interval）保持默认状态，如图4-264所示。单击“Set Values”按钮结束设置。可见虚拟MAC地址为00-00-5E-00-01-0A，其中0A就是VRID=10的16进制。
图4-264 加入虚拟路由器10
再次单击“New Entry”按钮，给192.168.100.∗网段（即VLAN100的子网）加入虚拟路由器100，即VLAN ID 100和VR ID 100，如图4-265所示。优先级（Priority）和发送VR-RP报文时间间隔（Advertisement Interval）保持默认状态，单击“Set Values”按钮结束设置。可见虚拟MAC地址为00-00-5E-00-01-64，其中64就是VRID=100的16进制。
图4-265 加入虚拟路由器100
依次单击目录树“Router”→“VRRP”→“Addresses”，可见“Associated IP Addres-ses”。单击1010，给虚拟路由器10添加虚拟IP 192.168.10.1，单击“Set Values”按钮结束。如图4-266所示。
图4-266 给虚拟路由器10添加虚拟IP
使用同样的方法，给虚拟路由器100添加虚拟IP 192.168.100.1，如图4-267所示。
图4-267 给虚拟100添加虚拟IP
按照VRRP网络拓扑结构，相关的设备相连在一起。设置主机的IP地址和网关地址等等。观察路由器Switch A和Switch B的VRRP的结果。
在正常连接的情况下，PG/PC1仅能访问Switch A，依次单击目录树“Router”→“VR-RP”→“Routers”，查看VRRP结果如图4-268所示。根据如果虚拟路由器的优先级相同，IP地址大的接口成为为主路由器。所以虚拟IP 192.168.10.1的Master IP Address是192.168.10.3，这意味着对于VLAN10的虚拟路由器的主（Master）路由器是Switch A，Switch B是备份（Backup）路由器。虚拟IP 192.168.100.1的Master IP address是192.168.100.3，这意味着对于VLAN100的虚拟路由器的主（Master）路由器是Switch B，Switch A是备份（Backup）路由器。
图4-268 查看VRRP结果（Switch A）
在正常连接的情况下，PG/PC2仅能访问Switch B，单击目录树“Router”→“VRRP”→“Routers”，虚拟IP 192.168.100.1的Master IP是192.168.100.3，对于VLAN100的虚拟路由器的主（Master）路由器是Switch B。而VLAN10的虚拟路由器的主路由器是Switch A，Switch B的VRRP结果如图4-269所示。
图4-269 查看VRRP结果（Switch B）
此时PG/PC1和PG/PC2可以相互Ping通。
断开Switch A或B的电源，观察192.168.10.99去Ping 192.168.100.99的结果，容错的过程时间大约3s，如图4-270。
假设断开Switch B的电源，这时PG/PC2可以访问Switch A，单击目录树“Router”→“VRRP”→“Routers”。可见虚拟IP 192.168.100.1的Master IP则是192.168.100.2，对于VLAN100的虚拟路由器的主（Master）路由器则成为Switch A，如图4-271所示。
图4-270 观察Ping结果
图4-271 断开Switch B电源，VLAN100的主路由器成为Switch A