Протоколы группы FHRP (First Hop Redundancy Protocols)

FHRP (Протокол резервирования первого перехода) - это группа протоколов способные обеспечить клиентов отказоустойчивым шлюзом.

Что за первый переход такой?. У нас есть коммутируемая среда (SW1) и есть Internet . Internet это маршрутизируемая среда . И для того чтобы перейти из коммутируемой среды , в маршрутизируемую среду для того чтобы выйти в интернет , как раз эти роутеры(R1,R2,VR - Virtual Router) обеспечивают данный переход и для того ,чтобы обеспечить отказоустойчивость этого перехода , его нужно резервировать . А потому и называется протоколы резервирования первого перехода.

И все протоколы группы FHRP будут работать в единой логике: R1 , R2 будут прикидываться VR и в случае отказа одного из маршрутизаторов, то его работу возьмет другой.

• Forwarding Router ( FR ) - это роутер ,который данный момент активен и маршрутизирует трафик .
• Standby Router ( SR ) - это роутер ,который стоит в резерве и ждет , когда накроется FR ,чтобы перехватите его работу на себя , в случае сбоя маршрутизатора.
• FHRPs - это группа ,а значит пришло время познакомить вас с этими протоколами.
• HSRP (Hot Standby Router Protocol) - Проприетарный протокол разработанный Cisco;
• VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) - Свободный протокол ,сделан на основе HSRP;
• GLBP (Gateway Load Balancing Protocol) - Проприетарный протоколCisco , обеспечивающий распределение нагрузки на несколько маршрутизаторов( шлюзов) используя 1 виртуальный адрес.
• CARP( Common Address Redundancy Protocol) - свободный , разработан как часть OpenBSD , портирован во FreeBSD.

Итак начнём с HSRP

Протокол HSRP рассчитан на 2 роутера, 3 это уже лишний и с этим уже справиться протокол GLBP

Предположим ,что R1 это маршрутизатор выхода в интернет и для этого мы поднимем на нём Loopback 1 с адресом 200.200.200.200 и пропишем его в маршруте по умолчанию. Между маршрутизаторами будет настроен RIPv2 и будут анонсированы 2 классовые сети( network 10.0.0.0 и network 192.168.0.0) для простоты анонсирования маршрутов.

R2,R1 настраивается также. А теперь по порядку , настроим HSRP:

• R1(config)# interface e 0/0 - переходим на интерфейс ethernet 0/0 (этот интерфейс смотрит в локальную сеть на коммутатор )
• R1(config-if)# ip address 192.168.0.2 255.255.255.0 - задаем ip адрес для физического интерфейса
• R1(config-if)# standby 1 ip 192.168.0.254 - задаем виртуальный ip адрес (который будет основным шлюзом для свитчей, смотрящих на конфигурируемый роутер). У обоих роутеров он одинаковый
• R1(config-if)# stanby 1 priority 110 - устанавливаем приоритет данного роутера в 110 (по умолчанию приоритет 100)
• R1(config-if)# standby 1 preempt - задаем режим приемтинга
• R1(config-if)# standby 1 authentication md5 key-string MyPassword - задаем аутентификацию, если необходимо. Пароль будет передаваться с защитой алгоритмом хеширования md5, пароль будет MyPassword
• R1(config-if)# standby 1 timers 100 255 - регулировка таймеров hsrp, где 100 - hello интервал в секундах (как часто посылаются пакеты hello пакеты keep-alive) и 255 - hold interval в секундах (через какой промежуток времени признавать соседа недоступным)
• R1(config-if)# standby 1 preempt delay minimum 300 - настройка времени задержки (в секундах), через которое роутер будет становиться главным. Эта команда требуется для того,чтобы сначала отработали другие протоколы,прежде чем заработает HSRP . Пример: OSPF включенный на роутере в большой сети не успеет передать маршруты все ,а тут сразу заработает HSRP ,естественно он знать все маршруты не будет,а значить и стабильно гнать трафик тоже. Как раз время delay он будет использовать для того,чтобы дать OSPF передать все маршруты и после этого вкл HSRP.

Сам VPC должен получить следующие настройки: IP : 192.168.0.10/24 GW: 192.168.0.254

Главное ,чтобы клиент был в одной подсети и в качестве шлюза был виртуальный IP адрес.

TRACKING

Также полезно вешать TRACK на интерфейсы ,так как HSRP работает только в сторону ,куда направлен интерфейс ,то он не сможет отработать,когда упадут линки ,смотрящие на роутеры выше.(в данном случае это R3)

• Router(config)# track 1 interface fa0/1 line-protocol - отслеживаем состояние интерфейса fa0/1, если он падает, то сработает объект отслеживания track 1.
• Router(config-if)# standby 1 track 1 decrement 15 - если сработает объект отслеживания track 1, то текущий приоритет будет понижен на 15 единиц.
• Router(config-if)# standby 1 track 1 fa0/1 20 - работает только в HSRP. Позволяет отслеживать интерфейс без дополнительного создания объекта отслеживания.

R1,R2,R0 будут настраиваться одинаково, принцип сохраняется.

А теперь нюансы HSRP

При работе нескольких VLAN , HSRP может идти трафик не совсем рационально из-за протокола STP. Представим ,что R1 это root primary за 10 VLAN, а R2 это ACTIVE router в HSRP . Это значит ,что любой трафик за этот VLAN будет идти следующим образом:VPC - R2 - R1 - R3 вместо того,чтобы идти напрямую VPC - R1 - R3. (L2 трафик всегда ходит через root во избежание петель)

Поэтому рекомендуют использовать HSRP version 2(по умолчанию вкл 1 максимум 255 процессов,а во 2 их 4095) и использовать наилучший приоритет для того роутера, который сейчас в сети root primary за текущий VLAN. И хорошей практикой будет если номер VLAN будет совпадать с номером процесса HSRP. ( № HSRP = VLAN )

3 Роутера в HSRP не имеет смысла держать,так как он всё равно будет в состоянии Listen и включиться только тогда,если active пропадет, standby займет его место , и только тогда он перейдет в состоянии standby.(речь идет о 3 роутере) Тоже самое будет касаться 4,5 ...n роутеров.

SLA

Бывает и другая ситуация ,когда не сам линк от R1 падает ,а устройство находящиеся за ним,к примеру SW2 упал link до R3. Проблему способен решить сервис SLA - Service Level Agreement.

Суть его проста,он ping сервис до провайдера и если он падает ,то отрабатывает track.

• R1(config)# ip sla 1 - создаем зонд
• R1(config-ip-sla)# icmp-echo 215.215.215.2 source-interface e0/2 - посылаем icmp echo ping на 215.215.215.2
• R1(config-ip-sla-echo)# frequency 10 - посылаем icmp echo ping с частотой каждые 10 секунд
• R1(config)# ip sla schedule 1 start-time now life forever - задаем расписание работы ip sla. В данном случае зон будет запущен прямо сейчас, при этом время окончания не задано (навсегда)
• R1(config)# track 1 ip sla 1 reachability - устанавливаем объект отслеживания на доступность того хоста, на который посылаем icmp echo ping
• R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 2.2.2.2 track 1 - направляем трафик по этому маршруту если объект трекинга track 1 работает (хост пингуется)
• R1(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 3.3.3.3 10 - если не пингуется, направляем трафик в интернет по другому маршруту (Внимание! Здесь важно задать именно плохую метрику, например 10, иначе будут работать оба маршрута! (балансировка))
• R1# show track 1 - показать состояние объекта отслеживания

VRRP

Настройка VRRP не сильно отличается от HSRP . Настраивается он также как и HSRP, только вместо standby используется vrrp. Router(config-if)# vrrp 1 ip 192.168.1.1 - включение vrrp. Проще пройтись по отличиям ,чем заново описывать все команды.

1. У VRRP тоже только 2 состояния Master и Backup(HSRP active и standby)
2. Preempt включен по умолчанию (HSRP он отключен)
3. При падении линка VRRP проводит выборы роутера(HSRP имеет запасной). Главного выбирают по IP адресу, когда проводят выборы.
4. Поддержка Аутентификации в VRRP отсутствует (RFC отсутствует),но в Cisco она реализована(HSRP по умолчанию)
5. VRRP по умолчанию hello таймер равен 1 секунде , dead таймер равен 3(у HSRP 3 и 10 соответственно)
6. Виртуальный адрес может совпадать с адресом интерфейса(HSRP такой адрес не даст прописать)
7. Использует Multicast HSRP равен 224.0.0.2 ( version 1) 224.0.0.102 (version 2) ,а VRRP 224.0.0.18
8. Может отслеживать только объекты , а HSRP и интерфейсы , и объекты.(смотри раздел tracking)

Диагностика

• Router# show standby (vrrp or glbp) - показать общую информацию по протоколу группы FHRP
• Router# show standby brief - показать информацию по протоколу группы FHRP в виде таблицы