热备份路由选择协议HSRP

一. 冗余和负载

1. 冗余

冗余就是备份

我们看一下这个图：

这两个主机想要访问外网，默认路线是走二层SW，R1然后到外网，如果R1坏了，就会启用R2。这就是冗余，这是一个自动的过程

我们本篇文章讲的就是冗余。

2. 负载

负载就是分摊工作

还是上面那个图，刚才是主机1和主机2同时经过一个路由器，我们现在这样，主机1走R1，主机2走R2，这样每一台路由器都分摊了一部分工作。

这就是负载

二. HSRP概念

我们知道，主机向外通信的时候，一点有IP地址，子网掩码和网关，网关就是和主机直连的路由器，那么现在这张图，主机1的网关是哪个？

如果是R1的话，那么R1的IP地址就是主机1的网关。那如果R1坏了的话，根据冗余，我们的流量就会从R2走，那意味着，主机1的网关还要重新配置成R2的IP，非常不灵活，我们想要的是让它自动切换。

HSRP是在两个路由器中间加了一个虚拟路由器的概念，

我们讲主机的网关配置未虚拟路由器R3的IP。

R1和R2有两种状态，活跃和非活跃。好的就是活跃，坏了就是非活跃。

当R1和R2都是活跃的时候，用默认的，会把数据转发给R1。当R1坏了，状态变为非活跃，R2是活跃，R3就会把数据转发给R2。

1. HSRP组中成员

(1) 活跃路由器

活跃路由器是专门来转发数据包的

活跃路由器会向整个组中不断的发送hello消息，来保持活跃状态。

意思就是说，他会向组一直发送HSRP消息，告诉组，他还没挂，还能干活。你备份路由器想启用，没门。

既然是发送消息，那肯定有一个超时时间。假如超时时间是2秒，备份路由器有2秒没收到来自活跃路由器的消息，他就会判定，活跃路由器挂掉了，然后它启用。

(2) 备份路由器

备份路由器承担备份角色，专门去监听。

他也会承担一部分传输hello消息的报文，即不仅仅活跃路由器会向备份路由器发报文，备份路由器也会向活跃路由器发。

备份路由器：”哥们，我还活着，你挂没挂？“

活跃路由器：”我还活着！“

就是这么个意思。如果活跃路由器挂了。

备份路由器：”哥们，我还活着，你挂没挂？“

活跃路由器：”……“

备份路由器：”你不回复我，我就当你挂了哈“

然后备份路由器启用

(3) 虚拟路由器

虚拟路由器就是作为主机设备的网关。

在这里，根据我们的路由器的工作原理，主机想要不同网络，他会将数据交给自己的路由器，那他是不是就得请求路由器的MAC地址。

那么这个虚拟路由器要不要MAC地址，那肯定需要的。

在这个网络中，我们抓一下包

这里就有MAC地址，是先请求网关MAC地址，再把数据发给网关

所以理论上，虚拟路由器也一定有虚拟MAC地址。

(4) 其他路由器

2. 虚拟MAC地址

我们知道，MAC地址是设备出场时厂商固化在设备上的。你这个路由器都是假的，那你的MAC也是假的。

我们知道，MAC地址是由48位二进制组成，前面24位是厂商编码，后面24是序列号。

在虚拟MAC地址中，前面24我们不管，后面24位是由虚拟MAC地址的固定值（07AC），加上HSRP的组号（16进制的两位表示）。

假设组号是1，那么MAC地址就是 07AC01；组号是50，MAC地址是 07AC32

3. HSRP消息

他发送的消息采用的是UDP协议，端口号是1985

采用组播方式发送，组播地址：224.0.0.2

生命周期 TTL=1

三. 工作原理

具体工作

如下图所示，主机需要访问外网172.16.3.127，发现不是同一网络，会将数据交给自己的网关。在这里，主机配置的网关为HSRP组中的虚拟路由器。

虚拟路由收到了数据后，根据HSRP组中的机制（组中路由器的优先级来决定谁是活跃路由器，谁是备份路由器），将数据交给活跃路由器进行转发，活跃路由器再根据自身的路由表进行转发数据。

所以在后面配置的时候就有思路了。

设置组号，用来决定虚拟路由器的MAC地址
设置优先级，确定活跃路由器，高的为活跃路由器
占先，网络中已经存在活跃路由器后，当优先级比较高的路由器想要作为活跃路由器，需要配置占先。占先一般是配置在优先级比较高的路由器上
端口跟踪。这个用于路由器没坏，线路坏了的时候，就可以设置端口跟踪。
查看命令

四. HSRP状态与计时器

1. 状态

(1) 初始状态

当刚给端口配置IP地址的时候，端口开启就进入了初始状态

(2) 学习状态

该组员未设定虚拟IP 地址，并等待从本组活动路由器发出的认证的 Hello 报文中学习得到自己的虚拟IP 地址

(3) 监听状态

该组员已得知或设置了虚拟 P 地址，通过监听 Hello 报文监视活动/备份路由器，一旦发现活动/备份路由器长时间未发送Hello 报文，则进入发言 (speak) 状态，开始竞选

(4) 发言状态

参加竞选活动/备份路由器的组员所处的状态，通过发送 Hello 报文使竟选者间相互比较、竞争

(5) 备份状态

组内备份路由所处的状态。备份组员监视活动路由器，准备随时在活动路由器坏掉时接替活动路由器，备份路由器也周期性发送 Hello 报文告诉其他组员自己没有坏掉

(6) 活跃状态

组内活动路由器，即负责虚拟路由留实际路由工作的组员所处的状态。活动路由器周期性发送 Hello 报文告诉其他组员自己没有坏掉

2. 计时器

hello 报文间隔时间，默认是3秒

保持时间10秒，即多久时间来看我是否坏掉

五. 配置

我们这里把三层交换机当路由器用

这样的一个网络

PC0访问PC1

我们需要把这两个三层交换机配置为一个HSRP组

我们分配一下网段和IP地址

我们先设置三层交换机

在配置IP的时候有一个问题，在哪里配？

正常的话就是直接配接口IP是吧。

我们这里是一个VLAN，如果是两个VLAN的话，你这就有问题了。

所以我们应该是在默认VLAN里创建虚接口再配置IP

三层交换机0
en
conf t
ip routing
int vlan 1
ip add 192.168.10.254 255.255.255.0
no shutdown 
exit

三层交换机1
en
conf t
ip routing
int vlan 1
ip add 192.168.10.253 255.255.255.0
no shutdown 
exit

三层交换机配置好后，我们就要去配置HSRP

我们在VLAN 1创建的IP，那么我们就要在VLAN 1中创建。

三层交换机0
int vlan 1
standby 33 ip 192.168.10.250  // 设置组号为33（0~255），虚拟IP地址设置为192.168.10.250，这就是主机的网关
standby 33 priority 200       // 该组号的组的优先级为200（0~255） 

三层交换机1
int vlan 1
standby 33 ip 192.168.10.250
standby 33 priority 100

我们看一下结果

三层交换机0从监听变成发言，备份变成活跃。

我们现在想要再把三层交换机1配置为活跃。

我们需要设置优先级，还要配置占先

1
2
3

三层交换机1
standby 33 priority 210
standby 33 preempt