VRRPの仕組み

VRRPの概要

VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)はRFC3768で標準化されているデフォルトゲートウェイの冗長化プロトコルです。考え方や動作の仕組みはCiscoのHSRPとほとんど同じです。複数のルータをグループ化して仮想ルータを構成します。仮想ルータにはIPアドレスとMACアドレスがあります。

仮想ルータのIPアドレス: 設定で指定またはマスタルータのIPアドレス
仮想ルータのMACアドレス: 00-00-5e-00-01-XX (XX:仮想ルータID)

VRRPでは、仮想ルータのIPアドレスとして、実ルータのIPアドレスを指定することもできます。そして、実ルータはマスタルータとバックアップルータの役割を分担します。マスタルータが仮想ルータ宛てのパケットを転送します。バックアップルータは、マスタルータがダウンしたときに新しいマスタルータとなるルータです。

実ルータのIPアドレスを仮想ルータとして使うときには、そのIPアドレスを持つルータのプライオリティが255になり自動的にマスタルータになります。

PCやサーバのデフォルトゲートウェイのIPアドレスにはやはり仮想ルータのIPアドレスを設定します。マスタルータがダウンしても、PCやサーバは特に意識することなく、継続して他のネットワーク宛ての通信ができます。

Cisco HSRPの詳細は以下の記事をご覧ください。

ネットワークのおべんきょしませんか？

Cisco HSRPの仕組み

https://www.n-study.com/iprouting/cisco-hsrp/

HSRPの概要HSRP(Hot Standby Router Protocol)は、Cisco独自のデフォルトゲートウェイ冗長化プロトコルです。複数のルータをグループ化して1つの仮想ルータを構成します。仮想ルータは、実ルータと同様にIPアドレス、MACアドレスを持っています。仮想ルータのIPアドレスとMACアドレスは以下のとおりです。他の記事でも述べていますが、「仮想ルータ」といってもルータまるごとグループ化しているわけではありません。デフォルトゲートウェイとして動作しているインタフェースだけを仮想ルータとしてグループ化しています。仮想ルータの...

リンク

datatracker.ietf.org

rfc3768

https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc3768

Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP) (RFC )

VRRPのIPアドレスとポート番号

HSRPはUDPでカプセル化していたのですが、VRRPのメッセージは、IPで直接カプセル化して転送されます。宛先IPアドレスは224.0.0.18を利用します。これはVRRP用に予約されているマルチキャストアドレスで、VRRPが有効なインタフェースのみ受信します。また、IPヘッダのプロトコル番号は、112です。

VRRPの仕組み

VRRPの仮想ルータとして、実ルータのIPアドレスではなく、別途IPアドレスを指定している場合の動作の仕組みについて見ていきます。

VRRPを有効にすると、VRRP Advertisementを送信します。VRRP Advertisementにより、複数のルータで仮想ルータIDや仮想IPアドレスを認識し、プライオリティによってマスタルータを決定します。マスタルータの決定は、HSRPと同様にプライオリティです。プライオリティが大きいルータがマスタルータとなります。プライオリティが同じ場合は、IPアドレスが大きいルータがマスタルータです。

マスタルータが決定すると、マスタルータからのみ定期的にVRRP Advertisementが送信されるようになります。デフォルトのVRRP Advertisementの送信間隔は1秒です。そして、マスタルータからの定期的なVRRP Advertisementを一定時間受信できなくなると、マスタルータがダウンしたとみなします。マスタルータがダウンしたとみなす時間をマスターダウンインターバルと呼び、以下のように決まります。

マスターダウンインターバル = (VRRP Advertisementの送信間隔) × 3 + (256-プライオリティ)/256 (秒)

VRRP Advertisementの送信間隔が1秒で、マスタルータのプライオリティが100の場合、マスターダウンインターバルは1×3 + (256-100)/256 ≒ 3.61秒です。

次の図では、R1とR2のFa0/0でVRRPを有効化しています。R1とR2はFa0/0でVRRP Advertisementをやりとりして、仮想ルータのIPアドレス192.168.1.4を認識します。また、プライオリティが大きいR1がマスタルータになります。R2はバックアップルータとなると、VRRP Advertisementは送信しなくなります。

VRRPのマスタルータは、HSRPのアクティブルータと同様に実際のIPアドレス/MACアドレスに加えて、仮想ルータのIPアドレス/MACアドレスも持っていることになります。たとえば、上図でマスタルータとなったR1は実IPアドレス/MACアドレスに加えて、192.168.1.4の仮想ルータのIPアドレスと00-00-5e-00-01-01の仮想MACアドレスも持っています。

HSRPを利用しているときと同じように、PCのデフォルトゲートウェイには仮想ルータのIPアドレスを設定します。PCから他のネットワークへパケット送信しようとすると、デフォルトゲートウェイのIPアドレスを解決するためにARPリクエストを実行します。仮想ルータのIPアドレスに対するARPリクエストにマスタルータが仮想MACアドレスで応答します。

上記はPCのARPキャッシュに仮想ルータのIPアドレスの情報がない場合の動作です。

PCがイーサネットヘッダの宛先MACアドレスに仮想MACアドレスを指定すると、マスタルータへ転送されて、マスタルータがルーティングします。

マスタルータがダウンするとバックアップルータに定期的なVRRP Advertisementが届かなくなります。これにより、バックアップルータはマスタルータのダウンを認識し、新しいマスタルータとなります。図においてR1がダウンすると、R2が新しいマスタルータになり、仮想IPアドレス/MACアドレスを引き継ぎます。