热备路由协议的工作原理

　　实现HSRP的条件是系统中有多台路由器，它们组成一个“热备份组”，这个组形成一个虚拟路由器。在任一时刻，一个组内只有一个路由器是活动的，并由它来转发数据包，如果活动路由器发生了故障，将选择一个备份路由器来替代活动路由器。但是在本网络内的主机看来，虚拟路由器没有改变。所以主机仍然保持连接，没有受到故障的影响，这样就较好地解决了路由器切换的问题。

     在整个电力局企业网内，虚网之间的交换（三层交换）是通过7609路由交换机（多层交换特征卡MSFC2）和5500交换机（路由交换模块RSM）来实现的。两台交换机通过Cisco的热备路由器协议（HSRP）可以实现路由设备之间的冗余，即三层交换的冗余。HSRP协议是针对于IP协议，参与HSRP协议的路由设备为IP终端提供一个虚拟IP地址，且IPX等其它网络协议与HSRP兼容。

　　HSRP的工作原理:在HSRP组中，只有活跃路由器转发发送到虚拟路由器的参与HSRP组的路由器通过hello数据包相互通信；HSRP中路由器有6种状态；通过多个HSRP组可实现一定程度上的负载均衡；端口跟踪使活跃路由器接口的可用性而自动进行调整。

　　HSRP协议利用一个优先级方案来决定哪个配置了HSRP协议的路由器成为默认的主动路由器。如果一个路由器的优先级设置得比所有其他路由器的优先级高，则该路由器成为主动路由器。路由器的缺省优先级是100，所以如果只设置一个路由器的优先级高于100，则该路由器将成为主动路由器。

　　通过在设置了HSRP协议的路由器之间广播HSRP优先级，HSRP协议选出当前的主动路由器。当在预先设定的一段（Hold Time缺省为10秒）时间内主动路由器不能发送hello消息，或者说HSRP检测不到主动路由器的hello消息时，将认为主动路由器有故障，这时HSRP会选择优先级最高的备用路由器变为主动路由器，同时将按HSRP优先级在配置了HSRP的路由器中再选择一台路由器作为新的备用路由器。

　　所有参与HSRP的路由器共享一个虚拟IP地址，网络中的工作站将缺省网关指向该虚地址，被选出的主动路由器负责转发由工作站发到虚地址的数据包。

　　Hello消息是基于UDP的信息包，配置了HSRP的路由器将会周期性的广播Hello消息包，并利用Hello消息包来选择主动路由器和备用路由器及判断路由器是否失效。

　　如图中所示，PC将数据包发送到设置的缺省网关（配置HSRP路由器所共享的虚拟IP地址），假设图中的7609设置了较高的优先级，7609将被选为主动路由器，并负责转发网络中所有由PC发送到其网关（HSRP地址）的数据包。当7609发生故障时，7609就不会广播Hello信息包，HSRP如果经过Hold Time还未收到来自7609的Hello信息包，将认为7609实效，这时HSRP将选择备用的5500作为主动路由器，并由5500来负责转发网络中所有由PC发送到其网关（HSRP地址）的数据包。而当7609恢复后，将继续发送Hello信息包，HSRP检测到其发送的Hello信息包具有高的优先级，则会重新将7609选为主动路由器，5500则仍将恢复成为备用路由器。

　　配置了HSRP协议的路由器交换以下3种多点广播消息：

　　1.Hello──hello消息通知其他路由器，发送路由器的HSRP优先级和状态信息，HSRP路由器默认为每3秒钟发送一个hello消息；

　　2.Coup──当一个备用路由器变为一个主动路由器时发送一个coup消息；

　　3.Resign──当主动路由器要宕机或者当有优先级更高的路由器发送hello消息时，主动路由器发送一个resign消息。

　　在任意时刻，配置了HSRP协议的路由器处于由以下6种状态：

　　1.Initial——表示路由器的HSRP还未运行，一般在配置第一台HSRP路由器时会显示此状态；

　　2.Learn——表示配置HSRP的路由器还未知道虚地址，并一直监听来自主动路由器的消息包；

　　3.Listening──表示配置HSRP的路由器还已知道虚地址，路由器还在监听hello消息；

　　4.Speaking and listening──路由器正在发送和监听hello消息；

　　5.Standby──处于被用状态，当主动路由器失效时路由器可被选为主动路由器，接管包转发功能；

　　6.Active──路由器执行包转发功能。

　　在实际的一个特定的局域网中，可能有多个热备份组并存或重叠。每个热备份组模仿一个虚拟路由器工作，它有一个Well－known－MAC地址和一个IP地址。该IP地址、组内路由器的接口地址、主机在同一个子网内，但是不能一样。当在一个局域网上有多个热备份组存在时，把主机分布到不同的热备份组，可以使负载得到分担。