چرا دروازه پیش‌فرض یک نقطه شکست واحد حیاتی است
هر هاست روی یک زیرشبکه با یک آدرس دروازه پیش‌فرض واحد پیکربندی می‌شود، که پیش‌تر در این مجموعه درباره مسیریابی IP بحث شد، که برای رسیدن به هر مقصدی خارج از زیرشبکه محلی‌اش استفاده می‌شود. حتی با پروتکل‌های مسیریابی کاملاً افزونه مانند OSPF و EIGRP، که پیش‌تر در این مجموعه بحث شد، که چند مسیر از میان شبکه فراهم می‌کنند، اگر روتر خاصی که به‌عنوان دروازه پیش‌فرض یک هاست عمل می‌کند شکست بخورد، آن هاست هیچ راهی برای رسیدن به هر چیزی فراتر از زیرشبکه محلی‌اش ندارد — آدرس دروازه پیکربندی‌شده ایستایش صرفاً پاسخ‌دادن را متوقف می‌کند.
ایده اصلی: یک آدرس دروازه مجازی مشترک
First Hop Redundancy Protocols (FHRPs) این را با اجازه‌دادن به دو یا چند روتر فیزیکی برای اشتراک‌گذاری یک Virtual IP Address (و آدرس MAC مجازی) واحد که هاست‌ها پیکربندی شده‌اند تا به‌عنوان دروازه پیش‌فرضشان استفاده کنند، با پروتکل که تعیین می‌کند کدام روتر فیزیکی واقعاً ترافیک فرستاده‌شده به آن آدرس مجازی را در هر لحظه‌ای فوروارد می‌کند، حل می‌کنند.
راه‌اندازی مفهومی FHRP:
روتر A (IP فیزیکی: 192.168.1.2)
روتر B (IP فیزیکی: 192.168.1.3)
IP مجازی (مشترک): 192.168.1.1
هاست‌ها با دروازه پیش‌فرض 192.168.1.1 پیکربندی
می‌شوند -- هرگز نیاز ندارند بدانند یا اهمیت
دهند کدام روتر فیزیکی در حال حاضر آن آدرس را
مدیریت می‌کندHSRP: پروتکل Active/Standby سیسکو
HSRP (Hot Standby Router Protocol) یک FHRP اختصاصی سیسکو با استفاده از یک مدل active/standby ساده است: یک روتر به‌طور فعال همه ترافیک برای IP مجازی را فوروارد می‌کند، در حالی که یک یا چند روتر standby منتظر می‌مانند تا اگر روتر فعال شکست بخورد جایگزین شوند.
روتر A(config)# interface gigabitethernet 0/1
روتر A(config-if)# ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
روتر A(config-if)# standby 1 ip 192.168.1.1
روتر A(config-if)# standby 1 priority 110
روتر A(config-if)# standby 1 preempt
روتر B(config)# interface gigabitethernet 0/1
روتر B(config-if)# ip address 192.168.1.3 255.255.255.0
روتر B(config-if)# standby 1 ip 192.168.1.1
روتر B(config-if)# standby 1 priority 100روتر با اولویت بالاتر (روتر A با ۱۱۰، در برابر پیش‌فرض ۱۰۰ روتر B) روتر فعال می‌شود. کلیدواژه preempt ضروری و فراموش‌کردنش آسان است: بدون آن، اگر روتر A شکست بخورد و روتر B جایگزین شود، روتر A نقش فعال را وقتی دوباره آنلاین می‌شود بازپس نمی‌گیرد، حتی اگر اولویت پیکربندی‌شده بالاتری داشته باشد — ترافیک به‌طور نامحدود از میان روتر با اولویت-پایین‌تر جریان می‌یابد تا یک مداخله دستی یا شکست دیگری.
حالت‌های HSRP
Initial: حالت شروع پیش از اینکه HSRP شروع شود
Learn: روتر هنوز آدرس IP مجازی را نمی‌داند
Listen: روتر IP مجازی را می‌داند اما نه
فعال است و نه standby
Speak: روتر در فرآیند انتخاب شرکت می‌کند،
hello ها را می‌فرستد و دریافت می‌کند
Standby: روتر پشتیبان تعیین‌شده است، آماده
جایگزینی فوری
Active: روتر در حال حاضر ترافیک برای
IP مجازی را فوروارد میکندتأیید وضعیت HSRP
روتر A# show standby brief
Interface Grp Pri P State Active Standby Virtual IP
Gi0/1 1 110 P Active local 192.168.1.3 192.168.1.1این خروجی دقیقاً آنچه باید انتظار رود را تأیید می‌کند: روتر A خودش را به‌عنوان Active با اولویت بالاتر ۱۱۰ نشان می‌دهد، و به‌درستی روتر B را به‌عنوان standby فعلی شناسایی می‌کند — هر حالت غیرمنتظره‌ای در اینجا، مانند اینکه هر دو روتر ادعا کنند هم‌زمان فعال هستند، مستقیماً به یک پیکربندی نادرست یا یک مسئله اتصال بین دو روتر که از تبادل پیام‌های hello جلوگیری می‌کند اشاره می‌کند.
VRRP: جایگزین استاندارد باز
VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol) همان هدف HSRP را خدمت می‌کند اما یک استاندارد باز فروشنده-خنثی است، که آن را به انتخاب درست هروقت یک گروه افزونگی نیاز دارد تجهیزات غیر-سیسکو را شامل شود تبدیل می‌کند — مستقیماً مشابه با انتخاب LACP-در-مقابل-PAgP که پیش‌تر در این مجموعه درباره EtherChannel بحث شد.
روتر A(config)# interface gigabitethernet 0/1
روتر A(config-if)# vrrp 1 ip 192.168.1.1
روتر A(config-if)# vrrp 1 priority 110
-- اصطلاحات VRRP کمی با HSRP متفاوت است:
-- روتر فعال "Master" نامیده می‌شود به‌جای
-- "Active"، و روترهای standby "Backup"
-- نامیده می‌شوند به‌جای "Standby" -- عملکردی
-- تقریباً یکسان با HSRP، اما این تمایز
-- واژگانی هنگام خواندن مستندات یا عیب‌یابی
-- خروجی اهمیت داردیک تمایز فنی معنادار: VRRP اجازه می‌دهد آدرس IP مجازی واقعاً یکی از آدرس‌های اینترفیس واقعی خود روترهای فیزیکی باشد، به‌جای اینکه همیشه به یک آدرس مجازی اختصاصی جداگانه نیاز داشته باشد آن‌طور که HSRP نیاز دارد — یک تفاوت ظریف که گاهی سناریوهای مهاجرت را ساده می‌کند.
GLBP: افزودن تعادل بار به ترکیب
هم HSRP و هم VRRP یک ناکارآمدی قابل‌توجه به اشتراک می‌گذارند: فقط روتر فعال/master واحد هرگز ترافیک را فوروارد می‌کند، و ظرفیت پهنای‌باند هر روتر standby را کاملاً استفاده‌نشده در طول عملیات عادی می‌گذارد. GLBP (Gateway Load Balancing Protocol)، یک پروتکل اختصاصی سیسکو دیگر، این را با اجازه‌دادن به چند روتر برای فوروارد‌کردن هم‌زمان ترافیک برای همان IP مجازی حل می‌کند.
روتر A(config-if)# glbp 1 ip 192.168.1.1
روتر A(config-if)# glbp 1 priority 110
-- GLBP یک "Active Virtual Gateway" (AVG) واحد
-- انتخاب می‌کند مسئول پاسخ‌دادن به درخواست‌های
-- ARP برای IP مجازی، اما AVG می‌تواند آدرس‌های
-- MAC مجازی متفاوتی را به هاست‌های متفاوت بدهد،
-- هرکدام اشاره‌کننده به یک روتر فیزیکی متفاوت --
-- این چیزی است که واقعاً بار فوروارد‌کردن را در
-- سراسر چند روتر هم‌زمان توزیع می‌کند، برخلاف
-- فورواردر فعال واحد HSRP/VRRPمکانیزم ماهرانه پشت تعادل بار GLBP کاملاً در سطح پاسخ ARP است: وقتی هاست‌های مختلف برای آدرس MAC همان IP مجازی ARP می‌کنند، که پیش‌تر در این مجموعه درباره تفکیک آدرس بحث شد، AVG می‌تواند با آدرس‌های MAC مجازی متفاوت به هاست‌های مختلف پاسخ دهد، و به‌طور شفاف اینکه کدام روتر فیزیکی ترافیک هر هاست واقعاً از میان آن جریان می‌یابد را پخش کند، همه در حالی که هر هاست همچنان باور دارد از دقیقاً همان یک آدرس دروازه پیش‌فرض واحد استفاده می‌کند.
مقایسه سه پروتکل
HSRP:
- اختصاصی سیسکو
- فقط Active/Standby -- یک روتر در یک زمان فوروارد می‌کند
- به‌طور گسترده مستقر، به‌خوبی‌درک‌شده، ساده
VRRP:
- استاندارد باز، فروشنده-خنثی
- فقط Active/Backup -- یک روتر در یک زمان فوروارد می‌کند
- انتخاب درست برای محیط‌های چندفروشنده
GLBP:
- اختصاصی سیسکو
- تعادل بار واقعی -- چند روتر هم‌زمان
فوروارد می‌کنند
- پیچیده‌تر، اما از کل پهنای‌باند روتر
موجود استفاده می‌کند به‌جای اینکه
ظرفیت standby بی‌کار بماندچرا FHRP ها یک نیازمندی استاندارد در طراحی سازمانی هستند
افزونگی گام‌اول یک نیازمندی پایه در تقریباً هر طراحی شبکه سازمانی در نظر گرفته می‌شود، چون یک لایه هسته و توزیع افزونه، که در سراسر این مجموعه درباره پروتکل‌های مسیریابی و Spanning Tree بحث شد، بهره عملی کمی فراهم می‌کند اگر هر تک هاست همچنان به یک روتر خاص به‌عنوان یک نقطه شکست واحد محافظت‌نشده متکی باشد. درک مبادلات بین سادگی HSRP، فروشنده‌خنثی‌بودن VRRP، و قابلیت تعادل-بار GLBP برای انتخاب پروتکل درست برای نیازمندی‌های افزونگی و استفاده-پهنای‌باند خاص یک شبکه ضروری است.