《CCNA学习指南：Cisco网络设备互连（ICND2）（第4版）》——1.4节理解默认网关冗余

本节书摘来自异步社区《CCNA学习指南：Cisco网络设备互连（ICND2）（第4版）》一书中的第1章，第1.4节理解默认网关冗余，作者 【美】John Tiso，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

1.4　理解默认网关冗余
CCNA学习指南：Cisco网络设备互连（ICND2）（第4版）
本部分介绍如何通过冗余默认网关拓扑解决本地网络中的路由问题。解决这些问题的一个方法通过路由器冗余过程来说明。本部分将热备份路由协议（HSRP）、虚拟路由器冗余协议（VRRP）和网关负载均衡协议（GLBP）作为第3层冗余协议。

如果TCP/IP设备需要与该设备连接的本地子网以外的网络进行通信，则需要路由到远程网络。默认网关无需针对其所需的每条路由线路分别设置网关。如果无法继续连接默认网关，则该设备将无法与本地子网建立通信。

通过虚拟路由器实现冗余（见图1-17），只需共享IP（第3层）地址和MAC（第2层）地址，即可像对待单个路由器那样，将一组路由器连接到LAN上的主机。两个或多个路由器可以充当单个“虚拟”路由器。

协议用来确定两台或多台路由器，由它们负责处理发送到单一虚拟路由器MAC地址或IP地址的帧。主机设备向虚拟路由器地址发送流量。转发此流量的物理路由器对终端站是透明的。

冗余协议提供了一种机制，用于确定哪个路由器在转发流量中扮演活动角色，以及何时必须由备用路由器接管其角色。从一个转发路由器到另一个转发路由器的转换对终端设备是透明的。

路由器出现故障时执行的步骤如下。

第1步 备用路由器停止从转发路由器查看hello消息。

第2步 备用路由器接替转发路由器的角色。

第3步 因为新的转发路由器同时接管虚拟路由器的IP地址和MAC地址，所以终端站的服务不会出现中断。

1.4.1　热备份路由器协议
HSRP定义了路由器备用组，并选用一个路由器作为活动路由器。HSRP通过在冗余网关之间共享IP地址和MAC地址提供网关冗余。协议由属于同一HSRP组的两个路由器之间共享的虚拟MAC地址和IP地址组成。本部分介绍HSRP以及如何对其操作进行验证。

HSRP术语有以下几个。

活动路由器：作为虚拟路由器并提供服务的当前设备。

备用路由器：主要的备用路由器。HSRP备用路由器的功能是监控HSRP组的运行状况并在活动路由器不可操作时快速进入服务状态。

备用组：参与HSRP的一组路由器，共同模拟虚拟路由器。

注意
HSRP是思科专有协议，而VRRP是标准协议。除此之外，HSRP和VRRP之间的差异极小，如IOS配置和show命令。
要显示HSRP信息，请在特权EXEC模式下使用show standby命令。示例1-11显示R1路由器上HSRP的状态。虚拟路由器的IP地址是10.1.1.100，而且R1主动地路由流量。

2．HSRP负载均衡
路由器可同时提供冗余备份和在不同子网中执行负载共享。在图1-19中，各VLAN的活动HSRP路由器不在同一个路由器上。在Trunk上运行HSRP允许用户在多个路由器之间配置冗余。

通过在VLAN Trunk上配置HSRP，可以避免单点故障导致流量中断的情况。此功能通过在子网和VLAN之间提供负载均衡功能和冗余功能，内在地提高了整体网络的复原能力。

4．HSRP在IPv6中的作用
HSRP也可以在IPv6环境中使用。但是，实施和部署过程略有不同，这是因为IPv6寻址和接口配置与IPv4寻址稍有不同。

HSRP IPv6组包含一个虚拟MAC地址（源自HSRP组编号）和一个虚拟IPv6本地链路地址（默认情况下源自HSRP虚拟MAC地址）。定期路由器通告（RA）由HSRP虚拟IPv6本地链路地址于HSRP组处于活动状态时发送。当最后一个RA发送完毕且HSRP组退出活动状态后，停止这些RA。

注意
有关HSRP在IPv6中的作用的详细信息，请参阅http://www.cisco.com/en/US/tech/tk648/tk362/technologies_confi guration_example09186a0080b9119e.shtml。

1.4.2　网关负载均衡协议
尽管HSRP和VRRP提供了网关复原能力，但是对于冗余组的备用成员，在该设备处于备用模式时，其上游带宽没有得到利用。只有HSRP和VRRP组中的活动路由器会针对虚拟MAC地址转发流量。与备用路由器相关的资源没有得到充分利用。可以使用这些协议完成一些负载均衡，方法是创建多个组和分配各种默认网关，但是这种配置会产生管理负担，因而被称为“静态负载均衡”（Static Load-Balancing）。如果某个VLAN的流量打破均衡状态，并且必须对这种不均衡状态实施补救，就需要人工监控和干预。GLBP有助于避免这种情况。

网关负载均衡协议（Gateway Load-Balancing Protocol，GLBP）是思科专有解决方案，允许自动选择和同时使用多个可用网关，以及在这些网关之间进行自动故障转移。从客户端来看，多个路由器在发送数据帧到单个默认网关地址时分担帧负载。

使用GLBP，可以充分利用资源，而不会因为配置多个组和管理多个默认网关配置产生管理负担。

要显示GLBP信息，请在特权EXEC模式下使用show glbp命令，如示例1-12所示。

示例1-12 show glbp命令的输出

在示例1-12中，输出确认虚拟路由器的IP地址为192.168.2.100，一个路由器处于活动状态，而其他路由器处于监听状态。“活动”状态表示该路由器负责响应虚拟IP地址的ARP请求。“监听”状态表示该路由器正接收hello数据包并准备好在活动路由器出现故障时进行激活。