使用VRRP实现局域网的网络备份和流量分担

1 VRRP基础知识

VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议）：是一种为多播或广播局域网设计的容错协议，它可以消除静态默认路由环境中存在的单点失效问题。

VRRP路由器和虚拟路由器（Virtual Router，VR）：前者是指运行VRRP协议的路由器，它可以加进一台或多台VR。后者是由VRRP管理的一个逻辑实体，充当共享局域网上主机的默认路由器。一组VRRP路由器协同工作，共同构成一台VR，即一个备份组，该VR对外表现为一个具有唯一固定IP地址和MAC地址的逻辑路由器[1]。

Master VRRP路由器（主路由器）和Backup VRRP路由器（备份路由器）：在正常情况下，一个备份组中有且只有一台Master，负责与外界通信，可以有一个或者多个Backup，处于待命状态。当Master出现故障时，组内优先级最高的Backup会及时、透明地接管转发工作而成为新的Master，从而实现局域网内的主机不间断与外界的通信。

2 使用VRRP实现局域网的网络备份和流量分担

2.1 VRRP的配置

设置VRRP定时器：备份组中的Master通过周期性地发送通告报文来向Backup通知自己工作正常，如果Backup没有按时收到通告报文，则认为Master出现故障，同时将自己转变为Master。要注意的是，不要把定时器间隔时间设置得太短，因为在网络流量过大或不同路由器定时器存在差异时，可能会出现Master报文超时而导致频繁的状态转换。

设置备份组的抢占方式：一般情况下，只要备份组中的Master没有出现故障，即使给Backup配置更高的优先级，它也不会成为Master。但如果Backup被设置为抢占模式，则它一旦发现自己的优先级比Master高，就会成为Master，原来的Master将成为Backup。需要注意的是，最好为抢占模式设置一个延迟时间。因为在性能不够稳定的网络中，拥塞可能会造成Backup没有按时收到Master的报文，但这并不是Master故障造成的。

设置监视指定接口：为了更好地扩充备份功能，不仅需要在备份组所在的接口提供备份功能，而且在路由器的其它接口也需要使用备份功能，这可以通过设置监视指定接口来实现。当被监视接口down掉时，该接口所属路由器的优先级会执行减1操作，从而引发备份组内高优先级的Backup转变为Master。

2.2 网络备份

为了提高稳定性和可靠性，使用一个Master和一个Backup组成VR，作为局域网的出口，这种情况被称为单备份组，其网络拓扑结构如图1所示：

图中局域网内的主机只知道VR的IP地址为10.1.1.1，而并不知道Master和Backup的真实IP地址，它们将缺省路由设置为10.1.1.1。这样，网络内的主机就可以通过该VR与外界进行通信。当备份组内的Master出现故障时，Backup将会成为新的Master，继续为局域网内的主机提供路由服务，从而实现局域网内的主机不间断与外界的通信。

2.3 流量分担

在实际应用中，用户可能会租用两条以上的Internet链路实现高可靠性和流量分担。斥资对网络设备进行更新，然后通过多备份组的解决方案固然很好，但从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。对于有两条出口的局域网，可以使用两台路由器实现双备份组，具体方法是：把网络中的主机划为两部分，一部分主机使用备份组1作为默认网关，另一部分主机使用备份组2作为默认网关，两个备份组的Master互为对方备份组的Backup。对于有N条出口的局域网，可以使用N+1台路由器实现多备份组，具体方法是：按照网络规模把主机划为N个部分，每部分使用一台路由器作为备份组的Master，再用一台路由器作为所有备份组的Backup。

3 结束语

使用VRRP协议并通过备份组的合理规划，不用改造用户目前的网络结构，最大限度地保护了用户现有投资，同时大大提升了网络的性能，因此具有重大的应用价值。

参考文献

[1]Adolfo Rodriguez,John Gatrell.TCP/IP权威教程（第七版）[M].杨铁男,李增民 译.北京:清华大学出版社，2002.p589.

作者简介

王柱（1973-）,男,辽宁阜新市人,辽宁工程技术大学技术与经济学院讲师,天津大学计算机科学与技术学院硕士,研究方向:计算机网络应用。