HSRP协议原理及配置
8.1 实验目的：
1. 熟悉HSRP协议原理；
2. 掌握HSRP的配置；
3. 熟悉HSRP的应用。
8.2 实验环境：
本实验至少需要三台路由器、一台交换机、两台主机。实验中用交换机模拟局域网，其中局域网A有两台路由器与局域网B相连，所以为了安全可靠，我们在两台路由器之间进行备份。这就是我们本实验要讨论的热备份路由协议。具体的实验组网如下：
8.3 实验步骤：
8.3.1 实验准备
本实验需要使用HSRP协议完成路由器之间的热备份，在HSRP中需要使用到虚拟IP地址，用该IP地址用作主机的缺省网关，就可以在一台路由器故障时，不修改主机配置而仍然与主机PCC通信。所以我们首先要规划IP地址。本实验的IP地址规划如下：
路由器的接口IP地址分配如下：
|
|
RTA |
RTB |
RTC |
|
E0 |
10.110.32.11/21 |
10.110.32.10/21 |
10.110.10.100/24 |
|
S0 |
1.0.0.1/24 |
|
1.0.0.2 |
|
S1 |
|
2.0.0.1/24 |
2.0.0.2 |
各主机的IP地址分配如下：
|
|
PCA |
PCB |
PCC |
|
IP |
10.110.32.20 |
10.110.10.30 |
10.110.10.1 |
|
Gateway |
10.110.32.1 |
10.110.10.1 |
10.110.10.100 |
8.3.2 单备份组配置
本实验需要路由器RTA与RTB实现热备份，并且正常时以RTA为活动路由器，并且在RTA由故障状态恢复正常时能继续担当活动路由器。根据实验要求和HSRP协议原理可以设定RTA的优先级较高（默认值为100），同时置抢占标志，即可满足要求。具体实验配置步骤很简单，不再赘述，下面列出各路由器的配置信息供您参考：
RTA(config-if-Ethernet0)#show running-config
Now create configuration...
Current configuration
!
version 1.5.6
hostname RTA
!
interface Aux0
async mode interactive
encapsulation ppp
!
interface Ethernet0
speed auto
duplex auto
no loopback
ip address 10.110.32.11 255.255.248.0
standby 1 ip 10.110.32.1 //创建备份组并设定虚拟IP地址
standby 1 preempt //设定抢占标志
standby 1 priority 120 //设定优先级
ip rip version 2 mcast //设定RIP协议版本
!
interface Serial0
encapsulation ppp
ip address 1.0.0.1 255.255.255.0
ip rip version 2 mcast
!
interface Serial1
encapsulation ppp
!
exit
router rip
no auto-summary //取消自动聚合功能
network all
!
end
RTB(config-if-Serial1)#show running-config
Now create configuration...
Current configuration
!
version 1.5.6
hostname RTB
!
interface Aux0
async mode interactive
encapsulation ppp
!
interface Ethernet0
speed auto
duplex auto
no loopback
ip address 10.110.32.10 255.255.248.0
standby 1 ip 10.110.32.1
standby 1 preempt
ip rip version 2 mcast
!
interface Serial0
encapsulation ppp
!
interface Serial1
encapsulation ppp
ip address 2.0.0.1 255.255.255.0
ip rip version 2 mcast
!
exit
router rip
no auto-summary
network all
!
end
RTC(config-if-Serial1)#show running-config
Now create configuration...
Current configuration
!
version 1.5.6
logging console
hostname RTC
!
interface Aux0
async mode interactive
encapsulation ppp
!
interface Ethernet0
speed auto
duplex auto
no loopback
ip address 10.110.10.100 255.255.255.0
ip rip version 2 mcast
!
interface Serial0
clock-select DTECLK1
encapsulation ppp
ip address 1.0.0.2 255.255.255.0
ip rip version 2 mcast
!
interface Serial1
clock-select DTECLK1
encapsulation ppp
ip address 2.0.0.2 255.255.255.0
ip rip version 2 mcast
!
exit
router rip
no auto-summary
network all
!
end
注意：在配置动态路由协议时，由于使用的是RIP协议，该协议默认版本version 1不支持可变长子网掩码，而实验中设定的IP地址又是A类地址。所以需要在接口上修改RIP协议版本为version 2，而且要取消路由协议的自动聚合功能。如果没有这些设置，将看不到到对端局域网的路由信息。
完成上述配置之后，测试网络是否满足设计需求。先用show standby查看路由器的状态如下：
RTA(config-if-Ethernet0)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Active
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 120 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-01
RTB(config-if-Serial1)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Standby
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 100 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-01
在主机PCA上使用ping命令测试是否能与主机PCC通信，应该能正常通信。然后关闭路由器RTA的E0口（shutdown），此时路由器的状态又是什么呢？路由器RTB是不是已经成为活动路由器了？应该是。再次在主机PCA上测试应该能与主机PCC通信。最后再把RTA的E0口恢复正常（no shutdown），它的状态又有什么变换？我们的设计满足需求吗？
如果时间充裕，您试试看仅仅关闭S0口，是什么现象？S0和E0同时关闭呢？
HSRP协议的正常工作是依靠路由器之间周期性的发送报文来实现的，那么这个周期究竟是多少呢？实际上在上面的状态信息中已经有显示。即Hello Time：3，修改该参数的命令是：standby group-number timer hello-time hold-time。其中hold-time是用于确认路由器是否故障的，如果超过该时间仍没有收到活动路由器或备份路由器的Hello报文，则认为该路由器故障。在一般情况下，路由器使用路由器自动映射生成的MAC地址为虚拟MAC地址，我们也可以人为的修改使其使用实际的MAC地址或指定的MAC地址为虚拟MAC地址。下面是修改后的显示信息，供参考：
RTA(config-if-Ethernet0)#standby use-bia
RTA(config-if-Ethernet0)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Listen
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 120 Preempt : may
Hold Time : 60 Hello Time: 20
Use Burned in Mac Address
RTA(config-if-Ethernet0)#standby use-ovmac 11-11-11-11-11-01
RTA(config-if-Ethernet0)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Standby
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 120 Preempt : may
Hold Time : 60 Hello Time: 20
Use Virtual Mac Address : 11-11-11-11-11-01
修改后，您迅速查看RTB的状态会看到该路由器从INIT-LISTEN-SPEAK-STANDBY的过程，这是因为修改参数后，路由器有一个学习过程。在实际应用中还可能会修改路由器之间的确认口令（默认为quidway），该配置简单，只需要同一备份组各路由器的口令一致即可（standby group-number authentication passwaord）。
8.3.3 多备份组配置
上面的实验中，如果只是关闭RTA的S0口，会发现RTA仍是活动路由器（ACTIVE）。如果我们采用下面的监视指定端口技术，就不会有此现象了。仍然使用上面的组网，只需要在RTA上多配置一条命令（standby 1 track serial0 40）即可，其中40是指当serial0故障时，就降低自己的优先级40，此时优先级为80，低于RTB的优先级100，所以RTB成为活动路由器。实验现象是这样的吗？
Quidway系列路由器允许一台路由器为多个备份组作备份，所以我们可以通过设置多备份组实现负荷分担。如上面的实验，我们将RTA设为group 1的活动路由器group 2的备份路由器，RTB作相反设置，即可实现负荷分担。配置完成后的配置信息如下：
RTA(config-if-Ethernet0)#show running-config
Now create configuration...
Current configuration
!
version 1.5.6
hostname RTA
!
interface Aux0
async mode interactive
encapsulation ppp
!
interface Ethernet0
speed auto
duplex auto
no loopback
ip address 10.110.32.11 255.255.248.0
standby 2 ip 10.110.32.2
standby 2 preempt
standby 1 ip 10.110.32.1
standby 1 preempt
standby 1 priority 120
ip rip version 2 mcast
!
interface Serial0
encapsulation ppp
ip address 1.0.0.1 255.255.255.0
ip rip version 2 mcast
!
interface Serial1
encapsulation ppp
!
exit
router rip
no auto-summary
network all
!
end
RTB(config-if-Ethernet0)#show running-config
Now create configuration...
Current configuration
!
version 1.5.6
hostname RTB
!
interface Aux0
async mode interactive
encapsulation ppp
!
interface Ethernet0
speed auto
duplex auto
no loopback
ip address 10.110.32.10 255.255.248.0
standby 2 ip 10.110.32.2
standby 2 preempt
standby 2 priority 120
standby 1 ip 10.110.32.1
standby 1 preempt
ip rip version 2 mcast
!
interface Serial0
encapsulation ppp
!
interface Serial1
encapsulation ppp
ip address 2.0.0.1 255.255.255.0
ip rip version 2 mcast
!
exit
router rip
no auto-summary
network all
!
end
路由器RTC的配置不变。当然负荷分担还需要依靠主机的缺省网关来决定。比如本实验，将主机PCB的缺省网关改为10.110.32.2，就可以实现负荷分担了。此时各路由器的状态信息如下：
RTA(config-if-Ethernet0)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 2
State : Standby
Hot Standby IP : 10.110.32.2
Priority : 100 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-02
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Active
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 120 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-01
RTB(config-if-Ethernet0)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 2
State : Active
Hot Standby IP : 10.110.32.2
Priority : 120 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-02
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Standby
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 100 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-01
从此可以明确两台路由器都在其中一个备份组充当活动路由器，在另一备份组中充当备份路由器。如果某一路由器故障，则另一路由器充当两个备份组的活动路由器，如：
RTB(config-if-Ethernet0)#shutdown
RTB(config-if-Ethernet0)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 2
State : Init
Hot Standby IP : 10.110.32.2
Priority : 120 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-02
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Init
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 100 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-01
RTA(config-if-Ethernet0)#show standby
Ethernet0 |Group Number : 2
State : Active
Hot Standby IP : 10.110.32.2
Priority : 100 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-02
Ethernet0 |Group Number : 1
State : Active
Hot Standby IP : 10.110.32.1
Priority : 120 Preempt : may
Hold Time : 10 Hello Time: 3
Use Virtual Mac Address : 00-e0-fc-00-5f-01
该应用在实际应用中比较实用，既可以完成备份功能，又可以实现负荷分担。需要好好掌握、熟练它的配置和应用。
小结：
本实验涉及的内容比较简单，但实际应用较为广泛。本次实验我们应该多比较、总结，清楚它们的应用和完成的功能。