热备份网关冗余hsrpvrrpglbp引擎冗余电源冗余.docx
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热备份网关冗余hsrpvrrpglbp引擎冗余电源冗余
＜提供冗余监控引擎＞
·监控引擎是模块化SW的重要组件，一旦监控引擎出现问题，将无法转发通信流。
在一些高端的SW（4500/5500/6500）上都配有2个监控引擎来冗余。
·SW使用RPR（RouteProcessorRedundancy）和RPR+来支持监控引擎。
·现在常用的技术是SSO（状态化切换）
·MSFC（MultilayerSwitchFeatureCard）负责路由协议的运算（PRP＋独有的）
PFC（PolicyFeatureCard）负责处理多层交换（PRP＋独有的）
故障切换时间 备用监控引擎状态
RPR 2－4分钟 启动但不处于运转状态
RPR+ 30－60秒 启动并处于运转状态
RPR+
Capabilities
•Standbysupervisorfullybooted
•Startupconfigurationsynchronizationbetweenactiveandstandby
•Runningconfigurationsynchronizationbetweenactiveandstandby
•Cardstatesynchronizationbetweenactiveandstandby
Avoidsservicedisruptionin:
•Runningconfigurationlostuponswitchover
•Reset/re-downloadofmodulesuponswitchover
RPR+ConfigurationGuidelinesandRestrictions
•VLANdatabaseconfigurationnotsupported
•SNMPchangesnotautomaticallysynchronized
•Nomirroringorloadbalancing
•Onlyoneactivesupervisorengineatatime
•BothsupervisorenginesmustrunthesameversionofCiscoIOSsoftware（otherwiseRPR）
•Switchovertakesplaceafterthefailedsupervisorenginecompletesacoredump
•FIBtableclearedonswitchover;routedtrafficinterrupteduntilroutetablesreconverge
•StaticIProutesmaintainedacrossaswitchover
•Informationaboutdynamicstatesnotsynchronizedandlostonswitchover
SW:
Switch（config）#redundancy
Switch（config-red）#moderpr-plus
Switch#showredundancystates
Switch（config）#powerredundancy-modecombined|redundant电源冗余
Switch#showpower
＜SSO状态化切换＞
SW:
Switch（config）#redundancy
Switch（config-red）#modesso
Switch#showredundancystates
＜提供电源冗余＞
模块化交换机通常可以安装多个电源，如果一台电源就能满足电耗需求，则可使用另一台做冗余。
启用电源冗余：
SW：
powerredundancy-moderedundant
默认电源冗余就已被启动，而且在冗余模式下，系统的功耗是由两个电源分担的。
也就是说是负载均衡的。
禁用冗余：
powerredundancy-modecombined
在6500系列交换机上，在采用非冗余模式的时候，提供给系统的功率为两个电源的功率之和。
查看命令：
showpower
还可以通过命令单独对一个模块停止供电：
nopowerenablemoduleslot
重新上电用：
powerenablemoduleslot
注意：
如果使用命令停止对模块供电，则该模块的配置将不会被保存。
4500交换机不能对线路模块断电。
重置模块：
powercyclemoduleslot
重置模块时，该模块会断电5分钟，然后重新通电。
＜什么是网关＞
网关（Gateway）又称网间连接器、协议转换器。
网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。
网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。
网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。
在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。
与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。
同时，网关也可以提供过滤和安全功能。
大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。
同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。
顾名思义，网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。
＜主机获取网关的方法＞
计算机通常需要指定默认网关才能去访问外部网络，让计算机获取网关的方法有两种：
一、静态配置
二、动态获取
1、DHCP
2、ProxyARP
3、IRDP
1）ProxyARP：
代理ARP的作用---让主机在没有设置网关的情况下也能访问外部
代理ARP使没有路由信息的主机获悉网关的MAC。
当网关路由器收到主机的ARP，将自己的MAC回应给主机，这样，主机所有包都发给网关，网关再转发给目标主机，（默认启用）
CISCO路由器的以太口默认是开启arp代理的
无法立即检测直接host的链路问题。
如果有两个网关都回应了同一个ARP请求，主机会选择后收到的网关
R1（config-if）#noipproxy-arp关闭代理ARP
showarp
debugarp
cleararp-cache
·当pc4ping1.1.1.1时，r2收到arp包，只要当r2有路由到达1.1.1.1的时候r2才会有回应，把r2自己的mac地址发给pc4。
·ICMP重定向：
当路由器发现自已收到数据包的接口和转发出去的接口相同时，会向这个接口发出重定向的消息。
PC4设定R2为默认网关
pc4一直ping1.1.1.1，当r2的s0口（上行的接口）down了的时候，icmp包会从进入r2的的e0口重新发包出去。
重定向后，在PC上会多出一条路由，指向新的网关,showiproute可看到
clearipredirect清除PC上的重定向表项
重定向也是默认开启的
noipredirects在接口下用，关闭重定向
·GratuitousARP（免费ARP）：
当端口一旦noshutdown之后，就arp自己的ip地址，可以用于检测ip冲突
Debugarp
R2（config-if）#arptimeout0-2147483修改ARP表老化时间
2）IRDPicmprouterdiscoveryprotocol
icmp路由器发现协议
原理：
利用ICMP的两种报文来自动的让主机获得网关，主机和路由器都需要支持这个协议
1、路由器请求报文--由主机发出，发向路由器，申请一个网关地址
2、路由器通告报文--由路由器发出，发向主机，提供一个网关地址
配置：
R1（config）#inte0
R1（config-if）#ipirdp开启irdp
shipirdp
R1（config-if）#ipirdpholdtime1800默认就是30分钟
R1（config-if）#ipirdppreference0
R1（config-if）#ipirdpaddress10.1.1.2100单独设置一个IP地址的优先级
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＜实现默认网关的冗余＞
假如一个网络存在有多个网关的话，我们的计算机如果指定其中一个网关，当这个网关down掉时，计算机就没法再访问外部了，流量是不会自动切换到其它可用网关上的。
为了让其它的网关能够充当备份的作用，实现冗余，我们就需要利用到网关冗余技术。
网关冗余技术有三种：
1、HSRP
2、VRRP
3、GLBP
一、HSRP（HotStandbyRoutingProtocol）（私有协议）（在三层交换机与路由器上可以做）
·HSRP是一种网关冗余协议，它通过在冗余网关之间共享协议和MAC，提供不间断的IP路径冗余。
·基本原理：
当采用HSRP，用户看到的是一台虚拟路由器，该虚拟路由器有自己的虚拟IP地址和虚拟MAC地址，
该虚拟路由器是由一组路由器组成的，这组路由器称为备份组。
备份组内由一台活动路由器、一台备份路
由器，以及群众路由器构成。
一般情况下，一旦活动路由器坏掉，该备份路由器成为活动路由器，然后备
份组内选举组内的另一台路由器为备份路由器。
组内路由器通过接受来自活动路由器的周期性Hello报
文来判断活动路由器是否工作正常。
如果组内备份路由器R在一定时间间隔未收到活动路由器Hello报
文，就认为活动路由器坏掉了，优先级高的备份路由器最终成为活动路由器。
备份路由器也是通过类似过
程产生的。
这样总能保证备份组中有一台活动路由器，一台备份路由器。
·HSRP在2个或多个路由器间创建虚拟MAC和虚拟IP，其实就是将多台物理的路由器组合成一台虚拟路由器。
这个虚拟路由器有自已的IP和MAC，主机的网关设为此虚拟IP就可以了。
·HSRP运行在UDP上，采用端口号1985。
路由器转发协议数据包的源地址使用的是实际IP地址，而并非虚拟地址，正是基于这一点，HSRP路由器间能相互识别
·HSRP组中，所有路由器之间会发送hello包来选举active路由器，HSRP的hello包发向组播地址224.0.0.2
·HSRP的hello包包含priority（默认100），hello间隔（默认3S），holdtime（默认10S）,虚拟网关IP
·HSRP路由器的默认优先级是100，优先级相同的情况下比较IP地址，越大越优。
·一个HSRP组可以包含多台路由器，在一个稳定的组里面只有两台路由器发送hello包，一台是active路由器，一台是备份路由器，其它路由器不发送hello包，但都处于监听状态。
·HSRP可以配置多个组，配多个组的目地是为了做负载分担
·虚拟MAC地址：
前40位固定，将HSRP的组标识符换成十六进制，接到最后就可以了
例如：
HSRP组为47，换成十六进制是2f
MAC地址前40位为0000.0c07.ac
最后得到：
0000.0c07.ac2f
·配置了HSRP协议的路由器交换以下三种多点广播消息：
0、Hello---hello消息通知其他路由器发送路由器的HSRP优先级和状态信息，HSRP路由器默认为每3秒钟发送一个hello消息；
1、Coup---当一个备用路由器变为一个主动路由器时发送一个coup消息；
2、Resign---当主动路由器要宕机或者当有优先级更高的路由器发送hello消息时，主动路由器发送一个resign消息。
报文格式:
·HSRP中路由器的状态：
1、InitialAllroutersbeginintheinitialstate,whenHSRPisnotrunning
2、learn（没有收到hello包，没有虚拟ip地址,等待收到hello包）
3、listen（收到hello包，有了虚拟ip地址,除了active和standby，其它路由器都是这个状态）
4、speak（周期发送hello包，开始选active和standbyrouter）
5、Standby（没选到active的，除了active外优先级最高的router，会继续发hello包，只有一个）
6、active（选到的转发的router，会继续发hello包，只有一个）
State
Definition
Initial
Thisisthestateatthestart.ThisstateindicatesthatHSRPdoesnotrun.Thisstateisenteredthroughaconfigurationchangeorwhenaninterfacefirstbecomesavailable.
Learn
TherouterhasnotdeterminedthevirtualIPaddressandhasnotyetseenanauthenticatedhellomessagefromtheactiverouter.Inthisstate,therouterstillwaitstohearfromtheactiverouter.
Listen
TherouterknowsthevirtualIPaddress,buttherouterisneithertheactiverouternorthestandbyrouter.Itlistensforhellomessagesfromthoserouters.
Speak
Theroutersendsperiodichellomessagesandactivelyparticipatesintheelectionoftheactiveand/orstandbyrouter.AroutercannotenterspeakstateunlesstherouterhasthevirtualIPaddress.
Standby
Therouterisacandidatetobecomethenextactiverouterandsendsperiodichellomessages.Withtheexclusionoftransientconditions,thereis,atmost,onerouterinthegroupinstandbystate.
Active
TheroutercurrentlyforwardspacketsthataresenttothegroupvirtualMACaddress.Theroutersendsperiodichellomessages.Withtheexclusionoftransientconditions,theremustbe,atmost,onerouterinactivestateinthegroup.
例：
R1、R2、R3运行路由协议，宣告所有接口。
1、R2/R3设置HSRP：
R2（config-if）#standby1ip10.1.1.100（创建虚拟IP），直接给定了IP地址就不会进入学习状态
R3（config-if）#standby1ip不配虚拟IP地址会自动学习，从hello包中学习,会进入学习状态
R2（config-if）#standby1priority105（默认为100）
R2（config-if）#Standby1preempt开启抢占优先级，优先级高的成为active,通常都会开启
R2（config-if）#standby1timershellotimeholdtime修改hello时间，hold时间，默认3S,10S
R2（config-if）#standby1timers515
R2（config-if）#standby1timersmsecs5msecs15设定为毫秒级，可以更快的发现邻居down并完成转换
R2（config-if）#nostandby1times还原默认值
注意：
只要在active路由器上去改时间，其它路由器会跟着学
R2（config-if）#standby1nameMY-GATEWAY取个名字而已
R2#showstandbyHSRP基本信息
R2#showstandbybrief
debugstandbyevents
debugstandbypackets
track10iproute1.0.0.0255.0.0.0reachability
standby1track10
启用HSRP后，接口默认会关闭ICMP重定向。
可以防止主机自动学习到真实的网关地址。
2、PC4设网关：
PC4（config）#ipdefault-gateway23.1.1.100
3、HSRP针对上行接口DOWN的情况设计了track技术（接口跟踪）
R3（config）#inte0注意这里进的是e0口，也就是做了HSRP的接口
R3（config-if）#standby1trackSerial1（默认PRI减10）
R3（config-if）#standby1trackSerial1decrement20设定减20
当s1接口DOWN时，自动将e0口优先级减少，让出active地位，前提是要开启抢占
还可以track一条特定的路由，需要先建立一个object
R3（config）#track1iproute1.1.1.0/24reachability
R3（config-if）#standby1track1
一个HSRP组中可以track多个objects，每一个track接口的选项也是一个object。
4、认证
R3（config-if）#standby1authentication12345678
（老的IOS中仅支持8位的明文认证，新的IOS中12.4支持md5认证）
注：
默认就已经有了明文认证，密码为小写的cisco
R3（config-if）#standby1authenticationcisco
5、多组
R2（config-if）#standby2ip23.1.1.200（配置多组）
·HSRP负载均衡：
如果一个网段中的主机数很多，都只使用一个active路由器出入，另一个却一直空闲。
太浪费。
可以分成两个HSRP组，分别以两台不同的路由器为active路由器，并且互为备份，将网段的主机也分为两批，分别以不同的网关出入。
二、VRRP（VirtualRouterRedundancyProtocol）业界标准
·VRRP也是一种默认网关冗余方法，它让一组路由器构成一台虚拟路由器
·在IP包中的协议号是112，组播地址：
224.0.0.18，通告间隔是1秒钟,主路由器失效间隔是通告间隔的3倍
·分为主路由器master和备用路由器backup
·只有一台主路由器，其它路由器备用。
如果主路由器down掉，优先级高的备用路由器会成为主路由器。
·每一台路由器的默认优先级是100，如果配置为0，表示不再是虚拟组中的成员
·可以使用一台路由器的真实IP地址作虚拟IP，这一点和HSRP不同
·当虚拟IP地址设置为一台路由器的实际接口地址时，这台路由器的优先级就会变为255，自动成为master
·默认启用Prempt。
·虚拟MAC地址是以0000.5e开头,00.01代表VRRP，最后两位数是组号
例如：
组10的MAC地址是0000.5e00.010A
·VRRP和HSRP主要区别：
在VRRP中，备用路由器不发送通告，所以主路由器并不知道当前的备用路由器。
主路由器每1秒钟发一次hello
·VRRP中，原本没有针对上行线路DOWN时的track技术
R2（config-if）#vrrp1ip23.1.1.100后面必须跟IP地址
R2（config-if）#vrrp1priority105 （默认100）
R2（config-if）#vrrp1timersadvertise5修改hello时间为5S
R4#showvrrp
R4#showvrrpbrief
debugippacketdetail
debugvrrppackets
三、GLBP（GatewayLoadBalancingProtocol）
·HSRP和VRRP都提供冗余网关，可同时只有一个网关在使用，带宽没有充分利用。
GLBP旨在自动选择和同时使用多个可用网关，实现负载均衡。
并检测活动网关故障并自动切换到冗余路径。
·GLBP中，虚拟路由器只有一个虚拟的IP地址，但可以有多个虚拟的MAC地址
·GLBP最多支持1024台虚拟路由器（也就是虚拟组）
·GLBP组最多用4台网关，被称为AVF（ActiveVirtualForwarder）
其中会选出一个AVG（ActiveVirtualGateway）来管理其他AVF。
只有AVG响应ARP请求。
也可以有一个AVG，四台AVF，但是那台AVG不能成为AVF,也就是说它不能转发数据。
·AVG可以分配虚拟的MAC地址给AVF
·AVG也会有一个Active的，和一个standby的
·默认模式，GLBP以循环方式来负载均衡。
向请求MAC地址的主机发不同的MAC地址。
·手工配置抢占
·hello包发向组播地址：
224.0.0.102UDP端口号322
·hello时间3S,holdtime时间10S
·每一个设备都会发包
·GLBP也可对上行端口进行跟踪
R2（config-if）#glbp1ip192.168.1.1
R2（config-if）#glbp1times5
R2（config-if）#glbp1priority120
debupglbppackets
showglbp
AVF也可以抢占，通过修改weight，AVG默认是抢占的，通过优先级。
track10iproute1.0.0.0255.0.0.0reachability
glbp1weighting
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