(T) Teoria protokołu HSRP*

Teoria protokołu HSRP

Podstawowe informacje

  • Protokół HSRP umożliwia współdzielenie jednego adresu IP (Wraz z przypisanym do niego adresem MAC), pomiędzy wieloma urządzeniami warstwy trzeciej. Dziki czemu istnieje możliwość stworzenia nadmiarowości, w adresacji GW.
  • HSRP oprócz jednego współdzielonego adresu IP oraz automatycznie generowanego wirtualnego adresu MAC, wymaga skonfigurowania podstawowych adresów IP przypisanych do fizycznych bądź wirtualnych interfejsów danej instancji HSRP (Współdzielony adres IP nie może być przypisany do żadnego z fizycznych bądź wirtualnych interfejsów).
  • Współdzielony adres IP bramy domyślnej, może być logicznie określany jako wirtualny ruter, istniejący pomiędzy wieloma fizycznymi urządzeniami.

Pojęcia dotyczące protokołu HSRP

  • Active Router – Główne, aktywne urządzenie grupy HSRP, biorące czynny udział w wymianie danych.
  • Standby Router – Zapasowe, nieaktywne urządzenie grupy HSRP, nie biorące udziału w wymianie danych.
  • Standby Group – Grupa urządzeń współdzielących wirtualny adres IP oraz jeden wirtualny adres MAC.
  • Hello-Time – Określa odstępy czasowe w nadawaniu wiadomości powitalnych „Hello” (utrzymują one kontakt pomiędzy urządzeniami jednej instancji protokołu HSRP). 
  • Hold-Time – Określa wartość czasu po upływie którego ruter pełniący rolę pasywną zmieni ją na rolę aktywną, jeśli nie będzie otrzymywał komunikatów „Hello” przez następujący okres czasu (Holdtime).
  • Virtual Router – Adres IP oraz adres MAC współdzielony pomiędzy urządzeniami fizycznymi w obrębie jednej grupy.
  • Standby address, HSRP address – Adres IP współdzielony pomiędzy urządzeniami fizycznymi w obrębie jednej grupy.

Wiadomości protokołu HSRP

  • Wiadomość Hello  (Code 0) – Pootrzymuje komunikacje pomiędzy urządzeniami (Standby, Active). Zawiera:
    • Wersję protokołu HSRP, wartości czasów (Hellotime, Holdtime), priorytet danego urządzenia, grupę protokołu HSRP, współdzielony adres IP, status (Standby, Active) oraz informacje dotyczące autentykacji.
  • Wiadomość Coup (Code 1) – Ogłasza zmianę roli z pasywnej (Standby) na aktywną (Active) (Urządzenie pasywne musi mieć włączoną funkcję „preempt”).  Wiadomość zawiera:
    • Wersję protokołu HSRP, wartości czasów (Hellotime, Holdtime), priorytet danego urządzenia, grupę protokołu HSRP, współdzielony adres IP, status (Standby, Active) oraz informacje dotyczące autentykacji.
  • Wiadomość Resign (Code 2) – Urządzenie aktywne (Active) Informuje o dezaktywacji (shutdown) interfejsu sieciowego, tym samym urządzenie pasywne nie musi już czekać do upływu czasu „Holdtime”, za nim przejmie rolę aktywną. Komunikat ten stanowi również odpowiedź na wiadomość „Coup”.
  • (Code 3) – Jest wysyłana przez urządzenie pasywne (Standby) do momentu zmiany roli na aktywną (Active). Podczas zmiany przez moment może być wysyłana przez urządzenia aktywne. Zawiera:
    • Wersję protokołu HSRP, status (Standby, Active) oraz inne informacje protokołu HSRP.
Wiadomości „Hello” są rozgłaszane zarówno przez urządzenie pełniące rolę aktywną (Active) jak i pasywną (Standby).
Wiadomości „Advertise” są rozgłaszane przez urządzenie pełniące rolę pasywną (Standby) jak i wszystkie wstrzymane urządzenia działające w trybie „Listen”.

Elekcja urządzenia aktywnego

  1. Po skonfigurowaniu wirtualnego adresu IP, lokalne urządzenie nasłuchuje wiadomości powitalnych „hello” od innych urządzeń z sieci LAN. W przypadku wykrycia innego aktywnego urządzenia, przełącznik przechodzi w tryb pasywny bądź w stan nasłuchu „Listen” (Jeżeli w sieci znajduje się już urządzenie pełniące rolę pasywną).
  2. Jeżeli w sieci nie ma innego urządzenia danej grupy protokołu HSRP, urządzenie przechodzi w stan aktywny.
  3. Jeżeli opcja preempt” jest włączona a lokalne urządzenia posada większy priorytet, przechodzi w stan aktywny.

Zasada działania protokołu HSRP

  1. Urządzenie z najwyższym priorytetem lub najwyższą wartością adresu IP, zaczyna pełnić rolę aktywną, odpowiadając na zapytania ARP, wysyłane przez inne hosty z sieci lokalnej LAN.
  2. W przypadku pojawienia się urządzenia z większym priorytetem, dochodzi do zamiany ról (Przy założeniu, że funkcja preempt” jest włączona na urządzeniu mający większy priorytet).
  3. Urządzenie z drugim co do wartości priorytetem, zaczyna pełnić rolę pasywną natomiast reszta urządzeń jest w stanie nasłuchu „Listen” (Jedynie urządzenie pełniące rolępasywnąnasłuchuje komunikatów od aktywnego rutera).
  4. Jeżeli kontakt z urządzeniem aktywnym zostanie utracony (W przypadku nieotrzymania wiadomości „Hello” przez okres „Holdtime”) następuje zamiana ról podczas której urządzenia pasywnestaje się aktywnym a te prowadzące nasłuch „Listen” przechodzi w tryb pasywny.

HSRPv1 & HSRPv2

  • Poszczególne wersje protokołu HSRP nie są ze sobą kompatybilne, przez co urządzenia wykorzysujące inne wersje protokołu HSRP nie są w stanie nawiązać ze sobą poprawnej komunikacji, tym samym doprowadzając do powstania duplikacji adresu IP bramy domyślnej. Konflikt ten wynika z innego formatu wiadomości protokołu HSRPv1 a v2.
Funkcja HSRPv1 HSRPv2
Wsparcie dla protokołu IPv6 Nie wspierany Wspierany
Jednostki określające czas „Hello” Sekundy Milisekundy
Rozgłasza konfiguracje czasów „Hello” Nie Tak
Zakres numerów ID 0 – 255 0 – 4095
Wykorzystywany adres MAC 0000.0C07.ACXX 0000.0C9F.FXXX
Wykorzystywany adres multicast (IPv4) 224.0.0.2 224.0.0.102
Unikalna identyfikacja poszczególnych urządzeń Nie wspierana Wspierana

Porównanie protokołu HSRPv1 z protokołem HSRPv2

Pozostałe informacje dotyczące protokołu HSRP

  • Poszczególne stany przejściowe protokołu HSRP:
    • Faza pierwsza (Init) – Protokół HSRP nie został jeszcze aktywowany.
    • Faza druga (Learn) – Protokół HSRP nie zna jeszcze swojego współdzielonego adresu IP.
    • Faza trzecia (Listen) – Protokół HSRP zna swój współdzielony adres IP oraz współdzielony adres MAC, jednak nie posiada jeszcze przypisanej roli „Active Router” bądź „Standby Router”.
    • Faza czwarta (Speak) – Protokół HSRP rozpoczyna systematyczne wysyłanie wiadomości powitalnych ”Hello” w celu dokonania elekcji urządzenia aktywnego „Active Router”.
    • Faza piąta (Standby) – Protokół HSRP po zakończeniu elekcji przejmuje role pasywną  „Standby Router”.
    • Faza szósta (Active) – Protokół HSRP po zakończeniu elekcji przejmuje role aktywną  „Active Router”.
Wszystkie routery niepełniące roli aktywnej „Active”  bądź pasywnej „Standby”, znajdują się w stanie „Listen”.

Ilość urządzeń / instancji protokołu HSRP

  • Protokół HSRP wspiera maksymalnie 32 instancje skonfigurowane na interfejsach fizycznych bądź logicznych SVI.
  • Protokół HSRP nie określa maksymalnej ilości urządzeń jakie mogą uczestniczyć w jednej instancji.

Pozostałe artykuły dotyczące wysokiej dostępności

PDFPRINT

Robert T Kucharski

Cisco Network Engineer in GPW.

Dodaj komentarz