王悦+张亮

摘要：本文从大多数校园网络建设现状出发，分析了VRRP协议在校园网络中的应用，介绍了应用虚拟网关冗余协议VRRP技术提升网络的可靠性，对保护现有网络设备和提高网络设备的使用效率进行研究，并分析了VRRP的标准协议模式和负载均衡在校园网的应用。

关键字：校园网；VRRP协议；可靠性

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随着计算机网络的快速发展，高等院校越来越多的实现网络化办公和教学，因此校园网络可靠性的要求越来月高。基于TCP/IP协议的校园网络中局域网一般都要通过网络设备路由器连接着外部网络，还要设置用户的默认网关。但这样我们不得不考虑一个问题，如果连接网络的路由器发生了宕机这样的状况，网络内部的终端设备无法正常访问外部网络应该如何处理？为了有效的解决这个问题，提出了VRRP（虚拟路由器冗余协议）技术，它的思路是冗余备份，如果有一台路由器出现故障，备份路由器能够及时网络中另一台路由器将代替故障路由器进行工作，从而保证网络通信的连续性和可靠性。

一、 VRRP协议介绍

VRRP协议运行多台路由器为一个虚拟的路由器，该虚拟路由器对外表现为一个具有唯一固定IP地址和MAC地址的逻辑路由器。活动路由器和备份路由器是VRRP路由器中的两种路由角色。一个VRRP路由器组中，只有一个活动路由器，其余为备份路由器。正常情况下活动路由器负责数据包的转发，而备份路由器出于待命状态，当活动路由器出现故障是，备份路由器会转换成活动路由器，代替原来的活动路由器进行数据包转发。通过这种方式，解决单一路由器出现故障导致通信失败问题，从而提高网络的可靠性。

启用具有VRRP功能的路由器组，我们可以看做是一个虚拟的路由器，所以分配一个合法的IP地址作为虚拟路由器的IP地址，这个虚拟的IP地址并不是具体某一台设备的IP地址，是路由器组共有的。VRRP通过虚拟路由器技术实现了主机默认网关备份，局域网中用户计算机都将默认网关设置为该虚拟IP地址，对主机无任何运行负担。VRRP对于主机来说是透明的，也就是说，主机完全觉察不到VRRP的存在。

二、 校园网现状

随着网络的快速发展，校园网络也发生着翻天覆地的变化，特别是近些年信息化办公和教学的引入，校园网络的好坏已经直接影响了校园发展建设。根据统计已经建立校园网络的高校占比为97%，正在建设的占比为2.6%，计划建网的高校占比为0.4%，从数据可以看出校园网建设速度非常迅速，而且发挥着非常重要的作用。但是便随着校园网络快速发展，校园网使用的用户越来越多，使得校园网在运行和管理方面出现了很多问题。比如校园网的安全问题，一些非法入侵者进入导致学校信息的外泄；一些木马病毒会大量的入侵到校园网络中导致网络的瘫痪；大量用户的使用导致网络带宽不够用等等，严重影响了校园网的正常稳定地运行，甚至造成非常严重的损失，提高院校网的安全性，是院校的核心资源不被侵害。

在校园网的搭建过程中，必不可少的网络设备占有的投资比例是非常大的，因此网络设备自身的可靠性直接决定着整个网络的可靠性，但是可靠性越高的网络设备通常采购成本就越高，由于院校资金和已有设备的限制，一般来说采购的都是与现有设备配置相匹配设备作为备用。如果网络设备出现故障，将会启用备用设备恢复通讯，但这种方法的弊端是从网络中断到恢复最快也需要十几分钟的时间，这不能达到校园网络可靠性的要求。现在校园网络的应用不仅仅只局限于日常工作还包括多媒体教学、网络课堂、机关日常管理、校园网页等，一旦网络中断哪怕只有十几分钟的也会导致日常工作不能正常进行，甚至导致更严重的后果。由此可以看出网络的可靠性是非常重要的，那么如何在现有的网络设备的基础上如何提高校园网的可靠性是一个急需解决的问题。从保护现有网络设备的角度来看，可以應用冗余思路，在不改变目前网络机构的基础上使用VRRP技术，能够最大限度地提高网络的连续性和可靠性。

三、 应用VRRP技术实现校园网络的可靠性分析

1.目前院校的日常工作和教学依赖网络程度比较高，一旦网络中断对大部分借助于校园网才能完成工作的影响特别大。分析网络故障的主要原因：网络连接设备路由器的软硬件故障、路由器软硬件升级等等。通过分析原因找出解决问题的方法，我们可以使用VRRP技术的备份路由器来提高网络的可靠性。下面主要分析一下VRRP技术如何解决校园网可靠性的具体方案。

如图1所示，路由器R1和路由器R2组成一个虚拟路由器，虚拟路由器的虚拟IP 地址为192.168.1.254，路由器R1作为活动路由器设备的IP 地址为192.168.1.1，路由器R2作为备份路由器设备的IP地址为192.168.1.2.局域网中的主机PC的默认网关设置为虚拟路由器的虚拟IP地址192.168.1.254.正常情况下，有作为活动设备的路由器R1负责转发局域网的数据到其他网络；当路由器R1关机或者出现故障的时候，路由器R2作为备份设备自动接替活动路由器R1的工作，使通信正常转发到其他网络，保证校园网络的连续性和可靠性。

2.VRRP技术能够提升网络的可靠性和连续性除了依据冗余备份路由来实现，还可以依据负载均衡功能来实现。

活动路由器每隔9秒就会监视整个网络的负载情况，当出现下面情况之一，网络就会通过VRRP技术进行负载重新分配。包括：复杂最大值和最小值相差绝对值大于30；任意两个负债相差绝对值小于30小于20；负载最大值超过90。通过这样的监测实现备份路由器除了需要对局域网活动路由器出现故障而进行备份的功能外，还要替活动路由器分担网络中一部分数据流量。也就是说在网络中配置的路由器无论是活动路由器还是备份路由器没有绝对闲置的设备。备份路由器每隔几秒就要向活动路由器发送负载报文，首先告诉活动路由器自己正处于激活状态，其次从活动路由器得知自己当前承担哪些数据进行转发，该状态为负载状态。

四、 结语

对于校园网络这种使用固定网关的网络，当网络连接设备路由器出现故障时，想要将故障对网络终端影响降到最小，代价最低、连续性最好、可靠性最强的选择无疑就是VRRP协议技术的应用。这种技术在校园网络的应用不会增加没必要的网络设备，同时还可以实现备份的目的，是网络发生故障时在最快的时间内实现通信正常。因此在网络建设中，合理使用VRRP技术，是网络正常稳定运行的必要保障。

参考文献：

[1]孔艺权.应用虚拟路由冗余协议配置可靠网络[J].计算机时代，2008（9）.

[2]陈显毅.VRRP 技术在局域网中的应用[J]. 中国科技信息，2009（10）

[3]张选波，方洋，李怀伟《构建高级的路由.互联网络》.锐捷网络大学，2010.