HSRP协议介绍
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参考资料: RFC2281
1. 前言HSRP(Hot Standby Router Protocol)是CISCO公司制定的专有路由器备份协议，支持多台路由器形成热备而消除单台设备失效造成的网络中断。HSRP并不是IETF的相关工作组制定的，只是因为CISCO设备应用广泛，所以由其提交的协议就采纳为RFC，使其他厂商也可以实现，但Cisco申请了专利，要得到Cisco的授权(巨FT)。2. 协议说明HSRP协议基本是用在终端主机的第一跳路由器上，而不是骨干网络中运行动态路由协议的路由器上。HSRP可以在多台路由器上运行，但有且只有一台路由器是活动(active)、真正进行网络数据转发的，其他都是备份，但会根据设备优先级选出一台作为第一热备机(standby)，主机失效后由其替代，其他备份机再重新选standby。HSRP是按网络接口配置的，即配置HSRP协议具体运行在哪个接口卡上。HSRP协议数据只周期性在active机和standby机之间通信，其他机就只接收数据不发送数据。HSRP协议可以同时运行多个组，每个组代表应该虚拟路由器，而一台路由器可以同时加入多个HSRP组。每个组只有一个虚拟IP和一个虚拟MAC地址。运行HSRP必须要配置的参数为：备份组号： Standby group number虚拟MAC地址： Virtual MAC address优先级： Priority认证数据(口令)：Authentication DataHello间隔时间： Hellotime失效时间： Holdtime组内至少有一台设备必须配置而其他设备可能配置的参数为：虚拟IP地址： Virtual IP Address任何设备可选配置：抢占能力： Preemption capability HSRP协议状态说明 1. 初始化: Initial 这是个起始状态表示HSRP还没运行下，通过改变路由器配置或网卡第一次启动时会进入这个状态。 2. 学习：Learn 这时路由器还没确定虚拟IP地址，也没收到认证过的活动路由器的Hello信息，这个状态下路由器 仍在等待来自活动路由器的信息。 3. 监听：Listen 路由器已经知道虚拟IP地址，但本身既不是活动路由器也不是热备路由器，本机接收来自其他路由 器的hello信息。 4. 说话：Speak 路由器周期性的发送发送hello信息，并主动参加活动路由器和热备路由器的选举。如果路由器已 经拥有虚拟IP地址的话就不进入此状态。 5. 热备：Standby 路由器是下一个活动路由器的候选，并周期地发送hello信息，除了及其短暂的时间内，一个组里 最多只能有一个热备路由器。 6. 活动：Active 路由器当前要进行目的MAC是HSRP组的虚拟MAC地址的网络数据的转发，并周期性的发送Hello信息。 除了及其短暂的时间内，一个组里 最多只能有一个活动路由器。 以下是HSRP协议事件有限状态机的事件说明： a - HSRP协议被配置到一个网卡使能 b - HSRP在一个网卡上禁用，或者网卡停用 c - 活动定时器超时，在失效时间内没收到hello信息 d - 热备定时器超时，在热备失效时间内没收到hello信息 e - Hello定时器超时，定时发送hello信息 f - 在说话状态下接收到有更高优先权的路由器的hello信息 g - 接收到来自活动路由器的更高优先权的hello信息 h - 接收到来自活动路由器的更低优先权的hello信息 i - 接收到活动路由器的退出消息 j - 接收到更高优先权的路由器的Coup消息 k - 接收到从热备路由器发来的更高优先权的hello消息HSRP协议动作说明： A 启动活动定时器：Start Active Timer 如果接收到认证过的活动路由器的hello信息时该事件触发，此定时器的超时设置为 hello信息中的失效时间(hold time)；没收到的话超时设为路由器自身配置的失效 时间，活动定时器启动。 B 启动热备定时器：Start Standby Timer 如果接收到认证过的热备路由器的hello信息时该事件触发，此定时器的超时设置为 hello信息中的失效时间(hold time)；没收到的话超时设为路由器自身配置的失效 时间，热备定时器启动。 C 停止活动定时器：Stop Active Timer 活动定时器停止。 D 停止活动定时器：Stop Standby Timer 热备定时器停止。 E 学习参数：Learn Parameters 当接收到经过认证的活动路由器的消息时进行动作，如果该路由器没有手动配置 虚拟IP地址，则虚拟IP地址可以从这些消息中学习到，路由器也可以从信息中学 习到hello间隔时间和失效时间。 F 发送hello消息：Send Hello Message 路由器发送hello消息，描述自身状态，hello间隔时间和失效时间。 G 发送Coup消息：Send Coup Message 路由器发送Coup消息来通知活动路由器现在有优先权更高的路由器存在。 H 发送退出消息：Send Resign Message 路由器发送退出消息允许其他路由器成为活动路由器。 I 发送假ARP消息：Send Gratuitous ARP Message 路由器发送对应HSRP组的虚拟IP和虚拟MAC的ARP广播信息，这些消息中的源MAC地址 为虚拟MAC地址。 HSRP协议状态转换表(RFC里没画状态状态图，就给了这个表，看起来费劲一些，凑合看吧) States+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 || | Initial | Learn | Listen | Speak | Standby | Active |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+|Event| |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| a | AB/2|3+ | | | | | |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| b | | CD/1 | CD/1 | CD/1 | CD/1 | CDH/1 |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| c | | | AB/4 | | CDFI/6 | |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| d | | | B/4 | D/5 | | |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| e | | | | F | F | F |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| f | | | | B/3 | B/3 | |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| g | | EAB/3 | EA | EA | EA | AB/4 |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| h | | EAB/3 | A|BGFI/6*| A|BGFI/6*| A|BGFI/6*| G |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| i | | | AB/4 | A | CFI/6 | |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| j | | | | | | ABH/4 |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| k | | | B | B/3 | B/3 | B |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+| l | | | B/4 | D/5 | | B |+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+ 3. 协议定义 3.1 包头头参数HSRP包的源地址是本机地址，目的地址为224.0.0.2，为一多播地址，IP包的TTL值为1，因此数据不能跨网段；使用UDP协议，目的端口为1985(纪念CISCO公司的成立年份？)。3.2 HSRP协议数据格式 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Version | Op Code | State | Hellotime | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Holdtime | Priority | Group | Reserved | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Authentication Data | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Authentication Data | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+ | Virtual IP Address | +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+其中： Version: HSRP版本号，1字节，RFC2281中定义为0； Op Code: 操作码，1字节，描述该HSRP信息的类型，可能的取值为： 0 - Hello，正常通告信息 1 - Coup，路由器希望成为活动路由器时发送 2 - Resign，路由器不再作为活动路由器时发送 State: 状态，1字节，用于描述路由器的状态，可能取值为： 0 - Initial 1 - Learn 2 - Listen 4 - Speak 8 - Standby 16 - Active Hellotime: Hello信息的间隔时间，1字节，只在Hello包中有效，时间数值单位为秒， 通常是系统配置的，如果没有配置，则可从活动路由器的的经过认证的Hello信息中获取。 如果没从hello消息中学习到，缺省为3秒。 Holdtime: 失效时间，1字节，数值以秒为单位。只在Hello包中有效，时间数值单位为秒， 失效时间最少是hello时间的3倍，通常是手动配置的，如果没有配置，则可从活动路 由器的的经过认证的Hello信息中获取。发送hello信息的路由器必须设置失效时间。 路由器已经处于活动状态时不准再从hello信息中学习新的失效时间。 如果没从hello消息中学习到，缺省为10秒。 Priority: 优先权值，1字节，用来选举活动和热备路由器，数值大者优先级高，相同时IP地 址大者优先级高 Group: 组号，1字节，标志热备组，对于Token Ring，有效值为0～2，其他类型网络0～255都有效； Authentication Data: 认证数据，8字节，明文的8字节口令值，缺省是： 0x63 0x69 0x73 0x63 0x6F 0x00 0x00 0x00. Virtual IP Address: 虚拟IP地址，4字节，本组内使用的虚拟IP地址，如果该地址没有 配置到路由器上，则是通过经过了认证的Hello信息得到。4. 结论 HSRP是比较早的路由器热备协议，对后来的热备协议有较大影响，VRRP和HSRP就很类似，不过这些协议最大的问题就是内部安全，如果攻击者在内部发送虚假协议信息的话是容易得手的，而从外部则比较难攻击。
