VRRP – Virtual Router Redundancy Protocol
Abkürzung: VRRP
VRRP lässt mehrere Router gemeinsam als ein Standardgateway auftreten. Die Geräte im Netz kennen nur eine Adresse; welcher Router dahinter tatsächlich arbeitet, wechselt bei einem Ausfall ohne ihr Zutun.
Das Problem, das es löst
Jedes Gerät in einem Netz braucht ein Standardgateway. Diese Adresse steht fest — eingetragen von Hand oder über DHCP verteilt — und zeigt auf einen bestimmten Router.
Fällt dieser aus, hilft ein zweiter Router im Netz nichts: Die Geräte kennen seine Adresse nicht und würden sie auch nicht von sich aus suchen. Das Standardgateway ist damit ein klassischer Einzelfehlerpunkt, und zwar einer, der sich nicht durch bessere Hardware beseitigen lässt.
VRRP löst das, indem die Gateway-Adresse nicht mehr einem Gerät gehört, sondern einer Rolle. Die Rolle wandert.
Wie die Rolle wandert
Mehrere Router bilden eine Gruppe mit einer gemeinsamen Kennung und einer gemeinsamen virtuellen Adresse. Einer übernimmt die Rolle des Aktiven, die übrigen warten.
Der Aktive sendet in kurzen Abständen Ankündigungen an die Gruppe. Bleiben sie aus, übernimmt der Wartende mit dem höchsten Vorrang: Er beantwortet ab sofort Anfragen nach der virtuellen Adresse und leitet den Verkehr weiter.
Der Vorrang ist ein Wert von 1 bis 254. Der Höchstwert 255 ist dem Gerät vorbehalten, dem die virtuelle Adresse auch tatsächlich als eigene Adresse gehört — dieses hat damit immer die Rolle, wenn es läuft.
Ob ein zurückgekehrter Router mit höherem Vorrang die Rolle wieder an sich zieht, ist einstellbar. Dagegen spricht, dass jeder Rollenwechsel eine kurze Unterbrechung bedeutet; dafür spricht eine berechenbare Zuordnung im Normalbetrieb.
Die virtuelle MAC-Adresse
Dieser Punkt macht den Unterschied zu einer selbstgebauten Umschaltung.
Die Gruppe verwendet nicht nur eine gemeinsame IP-Adresse, sondern auch eine gemeinsame virtuelle MAC-Adresse. Sie wird aus einem von der IANA reservierten Bereich gebildet, in den nur die Gruppenkennung eingesetzt wird — bei VRRP ist das der Bereich, dessen letztes Byte die Kennung trägt.
Der Nutzen: Bei einem Rollenwechsel ändert sich für die Geräte im Netz nichts. Ihre ARP-Tabellen zeigen weiterhin auf dieselbe MAC-Adresse, nur antwortet nun ein anderes Gerät darauf. Ohne diesen Mechanismus müsste jedes Gerät erst seinen Eintrag verwerfen und neu auflösen, was die Unterbrechung auf Minuten verlängern könnte.
Der neue Aktive sendet nach der Übernahme eine unaufgeforderte ARP-Meldung, damit die Switches im Netz die Adresse dem neuen Port zuordnen.
Wo es klemmt
Zwei Aktive gleichzeitig. Reißt die Verbindung zwischen den Routern, während beide weiterlaufen, hält sich jeder für den Aktiven. Beide beantworten Anfragen nach derselben Adresse, und der Verkehr wird unvorhersehbar verteilt. Die Ursache liegt praktisch immer im Netz zwischen den Routern — ein unterbrochener Trunk, ein falsch konfiguriertes VLAN.
Lastverteilung leistet VRRP nicht. Der Wartende tut nichts. Wer beide Geräte nutzen will, legt zwei Gruppen mit getauschten Vorrängen an und verteilt die Geräte im Netz auf beide virtuellen Adressen.
Die Überwachung endet an der eigenen Schnittstelle. VRRP prüft, ob der Partner lebt, nicht ob er noch ein Ziel erreicht. Ein Aktiver, dessen Verbindung nach außen ausgefallen ist, behält die Rolle und leitet den Verkehr ins Nichts. Dagegen gibt es herstellerabhängige Erweiterungen, die den Vorrang anhand des Zustands anderer Schnittstellen senken — ohne sie ist die Redundanz unvollständig.
Abgrenzung
HSRP erfüllt dieselbe Aufgabe, stammt von einem Hersteller und verwendet einen eigenen Adressbereich für die virtuelle MAC-Adresse. Die Verfahren sind nicht mischbar.
CARP ist eine freie Umsetzung derselben Idee mit anderer Protokollnummer.
Ein Lastverteiler verteilt Anfragen auf mehrere Server. VRRP verteilt nichts, es hält eine Adresse verfügbar.
Die Verbindungsbündelung schützt gegen den Ausfall einer Leitung, nicht gegen den Ausfall eines Geräts — beides wird häufig kombiniert.
Ein Einzelfehlerpunkt ist das, was VRRP am Standardgateway beseitigt. Das Protokoll selbst sollte dabei nicht zu einem neuen werden, was die Überwachungslücke oben zeigt.
Quellen
- IANA: Ethernet Numbers, reservierter Bereich für VRRP