CISCO之HSRP(熱備份協議)的原理及應用

HSRP 簡介：

HSRP(HOST STANDBY ROUTER PROTOCOL), 又稱爲熱備份協議。是 cisco 平臺一種特有的技術，是 cisco 的私有協議。 HSRP 運行在 UDP 上，採用端口號 1985 。

熱備份協議的原理：

該協議中含有多臺路由器，對應 HSRP 組。該組中只有活動路由器承擔轉發用戶流量的職責。當活動路由器失效後，備份路由器將承擔該職責，稱爲新的活動路由器。當在一個局域網上有多個熱備份組存在時，把主機分不到不一樣的熱備份組，可使負載獲得均衡。在該協議中制定一個虛擬的 IP 地址做爲網絡系統的缺省網關，當活動路由器出現故障時不會出現鏈接中斷的現象。在主機上使用的虛擬的網關。當鏈路中的路由出現問題時，無需改變網關。

HSRP 的優勢：

提拱了冗餘的網絡，提供了負載均衡，使網絡具備高可用性。

路由器承擔的角色：

活動路由器：全程爲（ Active Router ）負責轉發數據包的路由器被稱爲活動路由器。

備份路由器：全稱爲（ Standby Router ）負責對主路由器進行備份，一旦主路由器出現故障，當即轉換爲活動路由器角色。

角色的指定方案：

HSRP 協議採用一個優先級方案來決定哪一個配置了 HSRP 協議的路由器成爲主動路由器。若是一個路由器的優先級設置的比全部其餘路由的優先級高，那麼該路由爲主動路由。當其中的主動路由宕機或者出現單點故障時，則在備份路由中會根據優先級的高低從新選舉主動路由。數值越大，優先級越高。

配置了 HSRP 協議的路由器交換如下三種多點播報消息：

HELLO—— 通知去他路由器發送本身的 HSRP 優先級和狀態信息，默認每 3 秒鐘發送一次。

Coup—— 當一個備用路由器稱爲一個主動路由器的時候會發送 coup 消息。

Resign—— 當主動路由器要宕機的時候或者是有優先級更高的路由器時，發送該消息。

配置了 HSRP 協議的路由器共有如下幾種狀態：

INITIAL——HSRP 啓動時的狀態， HSRP 尚未運行。通常在改變配置或者端口剛剛啓動的時候的狀態。

Listen—— 路由器已經獲得了虛擬 IP 地址，等待主動路由和被動路由發送 hello 包，此時該路由器既不是主動路由，又不是被動路由的時候。

Speak—— 該狀態下，路由器按期發送 hello 報文。等待比對各個路由器之間的優先級來決定本身的角色。

Standby—— 做爲備份路由器。若是主動路由宕機，或者出現單點故障的時候，會啓動該備份路由器。

Active—— 做爲主動路由器。傳輸數據包。

案例：

配置信息：

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ROUTER1

Router#conf ter 【進入全局配置模式】

Router1(config)#line console 0

Router1(config-line)#logging synchronous 【信息同步】

Router1(config-line)#no exec-timeout 【取消超時】

Router1(config-line)#int f0/0 【進入接口 f/0 】

Router1(config-if)#no shut 【打開 f0/0 】

Router1(config-if)#int f0/0.10 【劃分子接口 f/0.10 】

Router1(config-subif)#encapsulation dot1q 10 【爲 vlan10 封裝動態 dot1q 協議】

Router1(config-subif)#ip add 192.168.10.1 255.255.255.0 【配置 IP 地址】

Router1(config-subif)#int f0/0.20 【進入子接口】

Router1(config-subif)#encapsulation dot1q 20 【封裝協議】

Router1(config-subif)#ip add 192.168.20.1 255.255.255.0 【配置 IP 】

Router1(config-subif)#exit

Router1(config)#int f0/0.10 【進入子接口】

Router1(config-subif)#standby 20 ip 192.168.10.254 【爲 group20 配置虛擬 IP 地址】

Router1(config-subif)#standby 20 priority 120 【配置 HSRP 的優先級，其中默認的優先級爲 100 ，爲了實現負載均衡，因此提升該子接口的優先級】

Router1(config-subif)#standby 20 preempt 【啓動優先級高的搶佔】

Router1(config-subif)#exit

Router1(config)#int f0/0.20 【進入子接口】

Router1(config-subif)#standby 40 ip 192.168.20.254 【配置虛擬 IP 地址，供給主機填寫網關】

Router1(config-subif)#standby 40 preempt 【組 40 啓動優先級搶佔】

Router1(config-subif)#exit

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ROUTER2

Router2>EN 15

Router2#conf ter

Router2(config)#line console 0

Router2(config-line)#logging sync

Router2(config-line)#no exec-ti

Router2(config-line)#int f0/0

Router2(config-if)#no shut

Router2(config-if)#int f0/0.10

Router2(config-subif)#encapsulation dot1q 10 【爲 vlan10 封裝 dot1q 協議】

Router2(config-subif)#ip add 192.168.10.2 255.255.255.0 【爲子接口配置 IP 地址】

Router2(config-subif)#int f0/0.20

Router2(config-subif)#encapsulation dot1q 20

Router2(config-subif)#ip add 192.168.20.2 255.255.255.0

Router2(config-subif)#exit

Router2(config)#int f0/0.10 【進入子接口】

Router2(config-subif)#standby 20 ip 192.168.10.254 【配置虛擬 IP 地址】

Router2(config-subif)#standby 20 preempt 【搶佔模式】

Router2(config-subif)#int f0/0.20

Router2(config-subif)#standby 40 ip 192.168.20.254

Router2(config-subif)#standby 40 priority 120 【其中默認的優先級爲 100 ，爲了實現負載均衡，因此提升該子接口的優先級】

Router2(config-subif)#standby 40  preempt

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SWITCH-1

SW-1>en 15

SW-1(config)#no ip routing 【取消三成路由器的路由功能】

SW-1#vlan database 【進入 vlan 數據庫】

SW-1(vlan)#vlan 10 【建立 vlan 10 】

SW-1(vlan)#vlan 20 【建立 vlan20 】

SW-1(config)#int f0/0

SW-1(config-if)#switchport mode trunk 【將於路由器相連的接口通信方式設置爲 trunk ，使打標籤的 vlan 中的主機經過】

SW-1(config-if)#int f0/1 【該接口】

SW-1(config-if)#switchport mode trunk 【設置 trunk 】

SW-1(config)#inter range f 0/5 – 6 【劃分 5 、 6 連個端口到 vlan10 】

SW-1(config-if-range)#switchport access vlan 10 【設置爲 access 通信】

SW-1(config)#interface range f0/7 - 8

SW-1(config-if-range)#switchport access vlan 20

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SWITCH-2

SW-2>en 15

SW-2(config)#no ip routing

SW-2#vlan database

SW-2(vlan)#vlan 10

SW-2(vlan)#vlan 20

SW-2(config)#int f0/0

SW-2(config-if)#switchport mode trunk

SW-2(config-if)#int f0/1

SW-2(config-if)#switchport mode trunk

SW-2(config)#inter range f 0/5 - 6

SW-2(config-if-range)#switchport access vlan 10

SW-2(config)#interface range f0/7 - 8

SW-2(config-if-range)#switchport access vlan 20

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pc1 【使用兩個路由器模擬 pc 主機】

Router(config)#int f 0/0 【進入 f0/0 接口】

Router(config-if)#ip add 192.168.10.100 255.255.255.0 【爲該網卡配置一個 IP 地址】

Router(config-if)#no shut 【打開該接口】

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.10.254 【配置默認路由，下一跳爲虛擬 ip 】

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pc2

Router(config)#int f0/0

Router(config-if)#ip add 192.168.20.100 255.255.255.0

Router(config-if)#no shut

Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.20.254 【配置默認路由，下一跳爲虛擬 ip 】