張 嘉

內(nèi)蒙古廣播電視臺(tái) 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

隨著新技術(shù)不斷發(fā)展，廣播播出系統(tǒng)呈現(xiàn)出日漸智能化發(fā)展趨勢(shì)，需要有VRRP 新技術(shù)保障播出安全性，VRRP 技術(shù)就是在這樣的背景下引入廣播播出網(wǎng)絡(luò)的。

1 VRRP 簡(jiǎn)介

VRRP （虛擬路由冗余協(xié)議），是由國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組提出的，用以解決網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的單點(diǎn)故障。VRRP 技術(shù)可以模擬形成1 臺(tái)虛擬路由器，將多臺(tái)路由器綁定，由VRRP 技術(shù)選擇具體哪臺(tái)路由器承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)不需要知道具體哪臺(tái)路由器執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)，只要配置默認(rèn)路由即可，原理結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 VRRP 原理結(jié)構(gòu)

2 VRRP 組成部分

2.1 備份組

VRRP 形成1 個(gè)路由備份組。由1 個(gè)主機(jī)和多個(gè)備份機(jī)組成，網(wǎng)絡(luò)邏輯上可以看作為1 臺(tái)單獨(dú)路由器。

備份組對(duì)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其他設(shè)備只顯示1 個(gè)固定網(wǎng)絡(luò)地址。由備份組作為一個(gè)整體為網(wǎng)內(nèi)設(shè)備提供轉(zhuǎn)發(fā)功能。由選舉機(jī)制進(jìn)行主備機(jī)身份切換。備份組外主機(jī)不需要知道由哪臺(tái)路由進(jìn)行通信，只需要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量即可。

優(yōu)先級(jí)：VRRP 通過(guò)比較優(yōu)先級(jí)確定備份組內(nèi)主機(jī)和備份機(jī)。優(yōu)先級(jí)與數(shù)值大小成正比，優(yōu)先成為主機(jī)，其他為備份機(jī)。優(yōu)先級(jí)數(shù)值為0～255。

角色變換機(jī)制：非搶占式和搶占式。非搶占式：只要主機(jī)工作正常，不主動(dòng)改變備份組內(nèi)角色，即便備份機(jī)的優(yōu)先級(jí)高于主機(jī)也不會(huì)切換角色；搶占式則根據(jù)優(yōu)先級(jí)變化動(dòng)態(tài)變換角色，只要優(yōu)先級(jí)高，則變?yōu)橹鳈C(jī)，原主機(jī)自動(dòng)成為備份機(jī)。

2.2 VRRP 定時(shí)器

VRRP 定時(shí)器：備機(jī)搶占延時(shí)定時(shí)器，報(bào)文發(fā)送間隔定時(shí)器。備份機(jī)通過(guò)定時(shí)器確定時(shí)間是否接到報(bào)文，判斷主機(jī)狀態(tài)。規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到應(yīng)有報(bào)文，則啟動(dòng)角色變換機(jī)制，選舉新主機(jī)。

3 VRRP 工作過(guò)程

VRRP 功能應(yīng)用后，路由器使用優(yōu)先級(jí)確定自己身份，根據(jù)設(shè)定時(shí)間發(fā)送報(bào)文，備份組內(nèi)路由器據(jù)此確定自身角色。

搶占方式：備份機(jī)如果本身優(yōu)先級(jí)大于報(bào)文優(yōu)先級(jí)，則變?yōu)橹鳈C(jī)角色，否則繼續(xù)備份機(jī)狀態(tài)。

非搶占方式：主機(jī)工作正常，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)未有任何改變，備份機(jī)無(wú)論狀態(tài)如何都不會(huì)成為主機(jī)角色。

備份機(jī)接收?qǐng)?bào)文超時(shí)狀態(tài)下，會(huì)自己變?yōu)橹鳈C(jī)，并向其他路由器發(fā)送VRRP 報(bào)文，通告成為主機(jī)，并依據(jù)主機(jī)身份開(kāi)始發(fā)送報(bào)文。

4 VRRP 在廣播播出網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)際應(yīng)用

廣播播出網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量有很高的要求，使用多重備份成為必然的選擇，VRRP 使得網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量極大提升。由于播出網(wǎng)絡(luò)普遍是局域網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)，不需要和外部進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，所以不需要使用路由器，具有路由功能的三層交換機(jī)成為極好的選擇。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

將兩臺(tái)三層交換機(jī)作為核心交換機(jī)，通過(guò)VRRP 技術(shù)將不同VLAN 的網(wǎng)關(guān)模擬為路由器，就能極大地保證網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量，保證網(wǎng)絡(luò)不中斷。所有樓層交換機(jī)和服務(wù)器分別介入兩臺(tái)核心交換機(jī)，與兩臺(tái)核心交換機(jī)都能通信，但不需要知道具體由哪臺(tái)核心交換機(jī)通信。

廣播網(wǎng)絡(luò)主要分為播出網(wǎng)段、制作網(wǎng)段和公共服務(wù)器系統(tǒng)，依據(jù)網(wǎng)段不同劃分不同的VLAN，依據(jù)廣電系統(tǒng)“制播分離”原則要求，制作、播出網(wǎng)段之間不能直接互相訪問(wèn)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)控制（ACL）進(jìn)行管理。各VLAN 內(nèi)設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)關(guān)，默認(rèn)采用192.168.xxx.254 作為VLAN 網(wǎng)關(guān)，VLAN 對(duì)外流量全部通過(guò)這一地址轉(zhuǎn)發(fā)，則主機(jī)不能占有使用該地址，客戶(hù)端發(fā)給該地址轉(zhuǎn)發(fā)，但并不知道具體由哪臺(tái)路由器進(jìn)行通信，也不需要知道使用的哪一臺(tái)。這樣即便有一臺(tái)交換機(jī)不能通信，也會(huì)有其他交換機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，不影響網(wǎng)絡(luò)通信，也可以通過(guò)設(shè)置優(yōu)先級(jí)，強(qiáng)制某一個(gè)VLAN優(yōu)先使用哪臺(tái)路由器通信。

由于有了VRRP 技術(shù)，當(dāng)一臺(tái)核心交換機(jī)或交換機(jī)故障時(shí)，可由另外備份的核心交換機(jī)維持網(wǎng)絡(luò)正常通信。當(dāng)故障修復(fù)時(shí)可直接加入網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)配置相同的VRRP，恢復(fù)原來(lái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。如不能修復(fù)，需更換新交換機(jī)，可將新的交換機(jī)直接加入VRRP 備份組作為備份機(jī)使用。

5 STP 與VRRP 技術(shù)的區(qū)別和聯(lián)合使用

STP（生成樹(shù)協(xié)議）是OSI二層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，解決交換機(jī)在多條鏈路上形成環(huán)路，造成廣播風(fēng)暴問(wèn)題。這些問(wèn)題會(huì)大量占用交換機(jī)資源，堵塞正常的通信路由，造成設(shè)備不能正常工作。生成樹(shù)協(xié)議為各個(gè)端口優(yōu)化線路進(jìn)行通信，盡量規(guī)避擁堵路由的形成。這個(gè)過(guò)程中生成樹(shù)通告以報(bào)文的形式控制優(yōu)選路徑和備用路徑的分配。

VRRP 協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中第三層網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，為解決網(wǎng)段間不同路由器間高效通信等問(wèn)題，主要是保障VLAN 始終有路由能夠進(jìn)行通信，這個(gè)過(guò)程中也會(huì)形成優(yōu)選的路由器和備份冗余路由器，此問(wèn)題在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中第三層網(wǎng)絡(luò)層的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，與生成樹(shù)在第二層有很大不同。

對(duì)比能看出STP 和VRRP 技術(shù)在本質(zhì)上是不同的，但這兩項(xiàng)技術(shù)可以在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)配合使用。以一個(gè)雙三層路由器若干兩兩備份的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)為例，網(wǎng)絡(luò)中配置了若干個(gè)VLAN用來(lái)隔離子網(wǎng)。

兩兩備份的交換機(jī)分別接入互為備份的路由器，可以保證至少有一臺(tái)路由器可以使用。那么不同的網(wǎng)段可以配置自身的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)段內(nèi)主機(jī)只需通過(guò)虛擬網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，主機(jī)不需要知道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化。

主機(jī)接入交換機(jī)端口時(shí)，通過(guò)STP 生成樹(shù)技術(shù)可以生成一條開(kāi)銷(xiāo)最小的路徑至VRRP 技術(shù)確定的指定路由器。生成樹(shù)針對(duì)不同端口確定最優(yōu)路徑，在不同交換機(jī)之間確定最優(yōu)路徑。

由此可以看出VRRP 和STP技術(shù)是針對(duì)不同的需求和網(wǎng)絡(luò)位置決定的。兩者之間不但不沖突，可以也應(yīng)該相互配合使用，兩者是在不同層面提高通信質(zhì)量的技術(shù)。

小結(jié)

VRRP 技術(shù)可以模擬形成一臺(tái)虛擬路由器，將多臺(tái)路由器綁定，由VRRP 技術(shù)選擇具體哪臺(tái)路由器承擔(dān)轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)不需要知道具體哪臺(tái)路由器執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)，只要配置默認(rèn)路由即可。

廣播制播網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)引入VRRP 技術(shù)，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和維護(hù)便利性。保證通信網(wǎng)絡(luò)不中斷，保障播出安全，也能更好地遵守制播分離原則，保證系統(tǒng)安全，避免了傳統(tǒng)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)易形成單節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，保證系統(tǒng)可用性。