第118篇：VRRP 虚拟路由冗余协议——主备切换
关键词
VRRP、虚拟路由冗余协议、网关冗余、主备切换、VRRP 优先级、VIP
一、为什么需要 VRRP？
1.1 单网关的痛点
在传统网络中，终端配置一个默认网关。如果网关设备故障，整个网络断连。
PC-A ──── 网关（单点故障）
192.168.1.1
如果网关故障：
PC-A 无法访问任何外部网络！
1.2 VRRP 的解决方案
VRRP（Virtual Router Redundancy Protocol，RFC 5798）将多台路由器虚拟成一个网关：
虚拟网关 IP：192.168.1.1
│
┌─────┴─────┐
Master Backup
192.168.1.2 192.168.1.3
│ │
└──────┬──────┘
│
PC-A
终端配置网关 = 192.168.1.1（虚拟 IP）
终端只认虚拟 IP，不关心实际是哪台设备在转发。
二、VRRP 的工作原理
2.1 角色定义
| 角色 | 说明 |
|---|---|
| Master | 活跃路由器，负责转发流量、响应 ARP |
| Backup | 备份路由器，监控 Master 状态，准备接管 |
| Virtual Router | 由 Master + Backup 组成的虚拟路由器 |
| VIP（Virtual IP） | 虚拟 IP 地址（终端的网关） |
2.2 主备选举
选举依据：VRRP 优先级（0-255），越大越优。
选举过程：
1. 各路由器发送 VRRP 通告（Advertisement）
2. 优先级最高的成为 Master
3. 如果优先级相同 → IP 地址最大的成为 Master
Master ：
定期发送 VRRP Advertisement（默认 1 秒）
Backup 连续 3 个周期未收到 → 认为 Master 故障
Backup 成为新的 Master
2.3 VRRP 报文
VRRP 报文使用 IP 协议 112，组播发送到 224.0.0.18：
VRRP Advertisement（Master → 224.0.0.18）
版本：VRRPv3（支持 IPv4/IPv6）
优先级：100（默认）
间隔：1 秒
虚拟 IP：192.168.1.1
三、配置示例
3.1 基础配置
Master（R1） Backup（R2）
192.168.1.2 192.168.1.3
│ │
└──────────┬────────────┘
│
PC-A
网关：192.168.1.1（VIP）
# ===== R1（Master）=====
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.1 # VRRP 组 1，VIP
vrrp vrid 1 priority 120 # 优先级 120（默认 100）
vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 0 # 抢占模式
# ===== R2（Backup）=====
interface GigabitEthernet0/0/0
ip address 192.168.1.3 255.255.255.0
vrrp vrid 1 virtual-ip 192.168.1.1
# 优先级默认 100，自动成为 Backup
3.2 抢占模式
| 模式 | 说明 | 建议 |
|---|---|---|
| 抢占（Preempt） | Master 故障恢复后，重新抢回 Master 角色 | 开启 |
| 非抢占 | Master 故障恢复后，保持当前 Master | 特殊场景使用 |
# 开启抢占（默认开启）
vrrp vrid 1 preempt-mode timer delay 30
# delay 30：延迟 30 秒再抢回，避免频繁切换
3.3 验证
# 查看 VRRP 状态
display vrrp
-----------------------------------------------
Interface : GigabitEthernet0/0/0
VRID : 1
State : Master
Virtual IP : 192.168.1.1
Master IP : 192.168.1.2 ← 当前 Master
PriorityRun: 120
PriorityConfig: 120
display vrrp statistics
四、VRRP 主备切换过程
4.1 正常切换
Master 故障：
1. Backup 未收到 VRRP 通告（3 秒 = 3 × 1s 间隔）
2. Backup 认为 Master 已宕机
3. Backup 切换到 Master 状态
4. Backup 开始响应 VIP 的 ARP 请求
5. 切换时间 ≈ 3 秒（可调）
Master 恢复：
1. Master 开始发送 VRRP 通告
2. Backup 收到更高优先级的通告
3. Backup 回到 Backup 状态
4. Master 继续转发（如果开启抢占）
4.2 优化切换时间
# 加快切换
interface GigabitEthernet0/0/0
vrrp vrid 1 advertisement-interval 200 # 200ms（默认 1000ms）
# Backup 检测时间 = 3 × 200ms = 600ms
# BFD 联动（毫秒级检测）
bfd
interface GigabitEthernet0/0/0
bfd bind peer-ip 192.168.1.3
vrrp vrid 1 bfd 1 # BFD 检测到故障立即切换
五、VRRP 故障排查
| 现象 | 可能原因 | 排查命令 |
|---|---|---|
| 双 Master | 网络不通，互收不到 VRRP 通告 | display vrrp |
| VIP 无法 Ping | VIP 不在 Master 上 | display vrrp interface |
| 切换不成功 | 优先级配置错误 | display vrrp verbose |
| 频繁切换 | 链路不稳定 | display vrrp statistics |
5.1 双 Master 问题
双 Master（两台路由器同时认为自己是 Master）的根因通常是链路故障：
# 在 R1 上看到自己 Master，在 R2 上也是 Master
# 检查互联链路
ping 192.168.1.3
# 检查 VRRP 通告是否可达
# VRRP 通告是组播 224.0.0.18
# 确认组播转发正常
六、VRRP 版本演进
| 版本 | RFC | 特性 |
|---|---|---|
| VRRPv2 | RFC 3768 | 仅 IPv4 |
| VRRPv3 | RFC 5798 | 支持 IPv4 和 IPv6 |
| VRRPv3 for IPv6 | — | 使用链路本地地址作为源 IP |
# VRRPv3 IPv6 配置
interface GigabitEthernet0/0/0
ipv6 enable
ipv6 address 2001:DB8:1::2/64
vrrp vrid 1 virtual-ip fe80::1 # IPv6 链路本地地址做 VIP
vrrp vrid 1 virtual-ip 2001:DB8:1::1 # 全局单播 VIP
七、总结
| 知识点 | 核心要点 |
|---|---|
| VRRP 目的 | 实现网关的高可用，消除单点故障 |
| 角色 | Master（转发） + Backup（备份） |
| 选举 | 优先级（0-255），越大越优 |
| VIP | 虚拟 IP（终端配置的网关） |
| 切换时间 | 默认 3s，可优化到毫秒级 |
| 报文 | 组播 224.0.0.18，协议 112 |
八、思考
- VRRP 中 Master 和 Backup 各承担什么角色？
- 如果 Master 和 Backup 的优先级相同，谁会成为 Master？
- VRRP 默认的切换时间是多少？如何加速？
- 抢占模式和非抢占模式的区别是什么？
- 两台路由器同时显示自己为 Master，可能是什么原因？
下篇预告：第119篇《VRRP 跟踪上行接口实现联动切换》——讲解如何通过 VRRP Track 技术，在上行链路故障时自动切换 VRRP 主备状态，实现真正的端到端高可用。