CISCO之HSRP(热备份协议)的原理及应用

HSRP简介：
HSRP(HOST STANDBY ROUTER PROTOCOL),又称为热备份协议。是cisco平台一种特有的技术，是cisco的私有协议。HSRP运行在UDP上，采用端口号1985。
热备份协议的原理：
该协议中含有多台路由器，对应HSRP组。该组中只有活动路由器承担转发用户流量的职责。当活动路由器失效后，备份路由器将承担该职责，称为新的活动路由器。当在一个局域网上有多个热备份组存在时，把主机分不到不同的热备份组，可以使负载得到均衡。在该协议中制定一个虚拟的IP地址作为网络系统的缺省网关，当活动路由器出现故障时不会出现连接中断的现象。在主机上使用的虚拟的网关。当链路中的路由出现问题时，无需改变网关。
HSRP的优点：
提拱了冗余的网络，提供了负载均衡，使网络具有高可用性。
路由器承担的角色：
活动路由器：全程为（Active Router）负责转发数据包的路由器被称为活动路由器。
备份路由器：全称为（Standby Router）负责对主路由器进行备份，一旦主路由器出现故障，立即转换为活动路由器角色。
角色的指定方案：
HSRP协议采用一个优先级方案来决定哪个配置了HSRP协议的路由器成为主动路由器。如果一个路由器的优先级设置的比所有其他路由的优先级高，那么该路由为主动路由。当其中的主动路由宕机或者出现单点故障时，则在备份路由中会根据优先级的高低重新选举主动路由。数值越大，优先级越高。
配置了HSRP协议的路由器交换以下三种多点播报消息：
HELLO——通知去他路由器发送自己的HSRP优先级和状态信息，默认每3秒钟发送一次。
Coup——当一个备用路由器称为一个主动路由器的时候会发送coup消息。
Resign——当主动路由器要宕机的时候或者是有优先级更高的路由器时，发送该消息。
配置了HSRP协议的路由器共有以下几种状态：
INITIAL——HSRP 启动时的状态，HSRP还没有运行。一般在改变配置或者端口刚刚启动的时候的状态。
Listen——路由器已经得到了虚拟IP地址，等待主动路由和被动路由发送hello包，此时该路由器既不是主动路由，又不是被动路由的时候。
Speak——该状态下，路由器定期发送hello报文。等待比对各个路由器之间的优先级来决定自己的角色。
Standby——作为备份路由器。如果主动路由宕机，或者出现单点故障的时候，会启动该备份路由器。
Active——作为主动路由器。传输数据包。
案例：



配置信息：
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ROUTER1
Router#conf ter【进入全局配置模式】
Router1(config)#line console 0
Router1(config-line)#logging synchronous 【信息同步】
Router1(config-line)#no exec-timeout 【取消超时】
Router1(config-line)#int f0/0【进入接口 f/0】
Router1(config-if)#no shut【打开f0/0】
Router1(config-if)#int f0/0.10【划分子接口f/0.10】
Router1(config-subif)#encapsulation dot1q 10【为vlan10封装动态dot1q协议】
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 【进入子接口】
Router1(config-subif)#encapsulation dot1q 20【封装协议】
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【进入子接口】
Router1(config-subif)#standby 20 ip 192.168.10.254【为group20配置虚拟IP地址】
Router1(config-subif)#standby 20 priority 120【配置HSRP的优先级，其中默认的优先级为100，为了实现负载均衡，所以提高该子接口的优先级】
Router1(config-subif)#standby 20 preempt【启动优先级高的抢占】
Router1(config-subif)#exit
Router1(config)#int f0/0.20【进入子接口】
Router1(config-subif)#standby 40 ip 192.168.20.254【配置虚拟IP地址，供给主机填写网关】
Router1(config-subif)#standby 40 preempt【组40启动优先级抢占】
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【为vlan10封装dot1q协议】
Router2(config-subif)#ip add 192.168.10.2 255.255.255.0【为子接口配置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【进入子接口】
Router2(config-subif)#standby 20 ip 192.168.10.254【配置虚拟IP地址】
Router2(config-subif)#standby 20 preempt【抢占模式】
Router2(config-subif)#int f0/0.20
Router2(config-subif)#standby 40 ip 192.168.20.254
Router2(config-subif)#standby 40 priority 120【其中默认的优先级为100，为了实现负载均衡，所以提高该子接口的优先级】
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 【进入vlan数据库】
SW-1(vlan)#vlan 10【创建vlan 10】
SW-1(vlan)#vlan 20【创建vlan20】
SW-1(config)#int f0/0
SW-1(config-if)#switchport mode trunk【将于路由器相连的接口通讯方式设置为trunk，使打标签的vlan中的主机通过】
SW-1(config-if)#int f0/1【该接口】
SW-1(config-if)#switchport mode trunk【设置trunk】
SW-1(config)#inter range f 0/5 – 6【划分5、6连个端口到vlan10】
SW-1(config-if-range)#switchport access vlan 10【设置为access通讯】
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【使用两个路由器模拟pc主机】
Router(config)#int f 0/0【进入f0/0接口】
Router(config-if)#ip add 192.168.10.100 255.255.255.0【为该网卡配置一个IP地址】
Router(config-if)#no shut【打开该接口】
Router(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.168.10.254【配置默认路由，下一跳为虚拟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【配置默认路由，下一跳为虚拟ip】