[网络协议]VRRP和DHCP配置

1.VRRP术语
2.VRRP工作过程
3.DHCP的优势
4.DHCP的工作原理

1.VRRP术语

1. VRRP,也即虚拟路由器冗余协议。
2. 利用VRRP，一组路由器（同一个LAN中的接口）协同工作，但只有一个处于Master状态，处于该状态的路由器(的接口）承担实际的数据流量转发任务。在一个VRRP组内的多个路由器接口共用一个虚拟IP地址，该地址被作为局域网内所有主机的缺省网关地址。
3. VRRP决定哪个路由器是Master,Master路由器负责接收发送至用户网关的数据包并进行转发,以及响应PC对于其网关IP地址的ARP请求。
4. Backup路由器侦听Master路由器的状态，并在Master路由器发生故障时，接替其工作，从而保证业务流量的平滑切换。

虚拟IP地址、MAC地址:

• 虚拟IP地址就是虚拟路由器的IP地址，该地址实际上就是用户的网关地址。·虚拟MAC地址是虚拟路由器根据VRID生成的MAC地址。一个虚拟路由器拥有一个虚拟MAC地址。

Master、Backup路由器:

• Master路由器:在VRRP组中实际转发数据包的路由器，在每一个VRRP组中，仅有Master响应对虚拟IP地址的ARP请求。Master路由器同时以一定的时间间隔发送VRRP消息,以便通知Backup路由器自己的存活情况。
• Backup路由器:处于监听状态的路由器，一旦Master路由器出现故障,Backup路由器就开始接替工作。
• ·选举依据:先比较接口VRRP优先级(比大），如果相等，则比较接口IP地址（比大）。

2.VRRP的工作过程

1. VRRP组中的设备选举出Master。Master设备通过发送免费ARP报文，将虚拟MAC,地址通知给与它连接的设备或者主机,从而承担报文转发任务。
2. Master设备周期性向备份组内所有Backup设备发送VRRP通告报文。
3. 如果Master设备出现故障，VRRP备份组中的Backup设备重新选举新的Master。
4. VRRP组状态切换时，Master设备由一台设备切换为另外一台设备，新的Master设备会立即发送携带虚拟路由器的虚拟MAC地址和虚拟P地址信息的免费ARP报文，刷新与它连接的主机或设备中的MAC表项,从而把用户流量引到新的Master设备上来,整个过程对用户完全透明。
5. 原Master设备故障恢复时，若该设备为IP地址拥有者（则其优先级为255），将直
   接切换至Master状态。若该设备优先级小于255，将首先切换至Backup状态，且其优先级恢复为故障前配置的优先级。
6. Backup设备的优先级高于Master设备时,由Backup设备的工作方式(抢占方式和非抢占方式)决定是否重新选举Master.

VRRP的作用：

1. 提供了局域网上的设备备份机制。VRRP是一种容错协议，它保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时由另一台路由器来替代,从而提高了持续性和可靠性。
2. VRRP工作时会在网络中加入一个含有虚拟IP和虚拟MAC地址的虚拟路由器，该路由器充当网络用户的网关，使得网络上自了解这个网络上物理路由器的任何信息。

master报文的发送：当master正常工作时，他会每隔一段时间向组内Bavkup设备发送vrrp通告报文，通告自己正常工作。
VRRP通告报文被封装在IP报文中，通过组播地址224.0.0.18发送，TTL为255，协议号为112

VRRP报文：
VRRP报文是一种多播报文，由Master路由器发出来通告它的存在，使用VRRP报文可以检测虚拟路由器各种参数，用于封装在IP报文中，通过组播的方式传送。也就是说VRRP协议根ICMP协议一样，工作在第三层路由层，它不具有端口。

sw1:
vlan batch 10 20
int e0/0/1
port link-type access
port default vlan 10
int e0/0/2
port link-type access
port default vlan 20
int e0/0/3
port link-type trunk
port trunk allow-pass vlan all
int e0/0/4
port link-type trunk
port trunk allow-pass vlan all
sw2:
vlan batch 10 20 30
int g0/0/1
port link-type trunk
port trunk allow-pass vlan all
int g0/0/2
 port link-type access
port default vlan 30
quit
int vlanif 10
IP address  192.168.10.100 24
int vlanif 20
IP address  192.168.20.100 24
quit
int vlanif 30
IP address 13.0.0.1 24
sw3:
vlan batch 10 20 30
int g0/0/1
port link-type trunk
port trunk allow-pass vlan all
int g0/0/2
port link-type trunk
port trunk allow-pass vlan all
int vlanif 10
IP address  192.168.10.200 24
int vlanif 20
IP address  192.168.20.200 24
int vlanif 30
IP address  23.0.0.1 24
quit
sw2:
int vlanif 10
vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.1
vrrp vrid 10 priority 120
vrrp vrid 10 preempt-mode timer delay 5
vrrp vrid 10 track int g0/0/2 reduce 30
quit
sw3:int vlanif 10
vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.1
quit
int vlanif 20
vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.20.1
vrrp vrid 20 priority 120
vrrp vrid 20 preempt-mode timer delay 5
vrrp vrid 20 track int g0/0/2 
quit
sw2:
int vlanif 20
vrrp vrid 20 virtual-ip 192.168.20.1
vrrp vrid 20 priority 115
quit
IP route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 13.0.0.2
sw3:IP route-static 0.0.0.0 0.0.0.0 23.0.0.2
R3:
IP route-static 192.168.20.0 24 23.0.0.1
IP route-static 192.168.20.0 24 13.0.0.1 perference 70

PC1

PC2

3.DHCP的优势

DHCP和DHCP中继 DHCP是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作。 主要两个用途： 1.给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址 2.给用户或者内部络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段

1. 使用DHCP的好处:
2. 减少管理员的工作量
3. 避免输入错误的可能
4. 避免IP地址冲突
5. 当史改IF地址段时,不需要重新配置每个用广的P地址
6. 提高了IP地址的利用率
7. 方便客广端的配置

4.DHCP的工作原理

DHCP的IP地址自动获取工作原理:

1. 客户端在网络中搜索服务器。客广端通过广播发送DHCP Discover报文寻找服务器端。
2. 服务器向客户瑞响应服务。服务器端通过单播发送DHCP-offer 报文并提取IP地址网络信息，从IP地址中挑选一个尚未分配的IP地址分配给客户端。
3. 客户喘向服务器发出服务请求。如果有多台DHCP服务器向该客户端发来DHCP-offer报文，客户端只接受第一个收到的DHCP-offer报文并提收P地址，然后客户端通过广播发送DHCP Request报文告知服务器端本地选择使用Ip地址。
4. 服务器向客户湍提供服务。服务器通过单播发送DHCP Ack报文告知客户端IP地址是合法可用的，并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息。
5. 重新登录：DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要在发送DFCP Discover信息，而是直接发送包含前一次所分配IP地址的DHCP Request 请求信息。
6. 更新租约：当DHCP 服务器向客户机出租的 ⅠP地址租期达到 50%时，就需要更新租约。客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP Request包,要求更新现有的地址租约。