7.1. HSRP

7.1.1. ファーストホップルータの冗長化

PCが異なるネットワークの端末と通信を行う場合必ずデフォルトゲートウェイを通過する。
デフォルトゲートウェイは最初に通過するルータであることからファーストホップルータとみなされる。

そのためデフォルトゲートウェイの冗長を行うことで耐障害性が見込める。 デフォルトゲートウェイを冗長化してデフォルトゲートウェイに設定したルータに障害が起きた際に予備のデフォルトゲートウェイにしたルータに変更するのは手間となる。 そのため冗長化のために用意したファーストホップルータを活用するためのプロトコルにCISCO社独自のHSRP、GLBP、標準化されたVRRPがある。こうしたDGWを冗長化するプロトコルはFHRPと総称される。

これらを利用するとデフォルトゲートウェイの設定を変更せずとも切り替えができる。

7.1.2. HSRPの概要

CISCO社が開発したプロトコルでルータの冗長化を行うためのもの。 複数存在しているルータを1つに見せかけることができる。

複数のファーストホップルータを含む共通グループはHSRPスタンバイグループと呼ばれる。 このHSRPスタンバイグループは0~255の番号で管理が行われる。

またHSRPスタンバイグループには仮想IPアドレスが割り当てられる。この仮想IPアドレスは仮想ルータのIPアドレスであり、クライアント側でこのIPアドレスをデフォルトゲートウェイとして設定する。 また仮想IPアドレスだけではなく仮想MACアドレスも用意されている。なお仮想MACアドレスの前半5オクテットは0000.0C07.ACと決まっている。

HSRPスタンバイグループの中でプライオリティが最も大きいルータがアクティブルータに選出され転送処理などを行う。 また２番目に大きいルータがスタンバイルータとなりアクティブルータのバックアップとなる。

7.1.3. HSRPの動作

HSRPの動作ステップ

HSRPの動作は以下ステップで行われる。

1. Helloパケットを224.0.0.2にマルチキャストで送信しHSRP情報の交換をルータ間で行う(Helloパケット送信間隔は3秒)
2. アクティブルータ/スタンバイルータをプライオリティ値から選出する
3. ルータの役割決定後はHelloパケットによる生存確認。アクティブルータ/スタンバイルータのみが送信、他ルータはListen状態で受け取り待ち状態となる。なおスタンバイルータは10秒間Helloパケットをアクティブルータから受け取らない場合に自身をアクティブルータにする。

HSRPの状態遷移

HSRPが動作してルータの役割が決まるまでいくつかの状態を遷移する。

7.1.4. HSRPの機能

HSRPの基本動作の機能の他にプリエンプト、インターフェイストラッキングと呼ばれる機能がある。

プリエンプト

プリエンプトはプライオリティが大きいルータを常にアクティブルータにする機能のこと。 これはデフォルトのアクティブルータのほうが性能の良い場合にスタンバイルータがデフォルトゲートウェイとして使われてしまうのを回避するためのものです。

インターフェイストラッキング

インターフェイストラッキングはHSRPを動作させているインターフェイス以外を追跡し、そのUP/DOWNの状態によりプライオリティを変更する機能となっている。 これは他のネットワーク側のHSRPを実現したルータ群のポートに障害が発生した際に、LAN側ではHelloパケットの送受信ができてしまうため障害検知せず、異なるネットワーク側に通信が遅れなくなりデフォルトゲートウェイの機能を果たせなくなる問題を回避するためのもの。

HSRPの認証機能

HSRPの認証機能にはパスワードを暗号化しないプレーンテキスト認証と暗号化するMD5認証の2種類がある。

HSRPのバージョン

HSRPは2つのバージョンがある。

7.1.5. HSRPの負荷分散

HSRPではスタンバイグループに複数ルータを用意してもデータ転送を行うのは1つのアクティブルータのみとなる。 アクティブルータとスタンバイルータの2つが稼働し他のルータは待ち状態となる問題がある。

MHSRPは待ち状態となっているルータ以外も活用できるための仕組みで各ルータを複数のスタンバイグループに参加させ、アクティブになるルータをそれぞれのグループで変えることで負荷の分散を行うというものである。

7.1.6. GLBPとVRRPの特徴

GLBP

GLBPはルータを冗長化するためのCISCO社独自定義のプロトコル。 HSRPが負荷分散を行う際に複数のグループが必要なのに対し、1つのグループで負荷分散が可能な特徴がある。

GLBPグループは1023まで作成可能で、GLBPは仮想MACアドレスが最大4つ使用することができる。 仮想MACアドレスは0007.B40X.XXYYで表記でき、X部にGLBPグループを16進数に変換した値が、Y部に01~04までの値が入る。

GLBPではグループ内ルータからAVG(Acitive Virtual Gateway)、最大4つのAVF(Active Virtual Forwarder)を選出する。 またプライオリティに1~255の値を設定でき、AVFは最大4つまで選出される。

VRRP

VRRPはルータの冗長化のためのプロトコルでHSRPと異なり様々なベンダー機器で使用することができる。 HSRPと似た動作だが、以下動作に違いがある。

• アクティブルータの名称がマスタールータ
• マスタールータではない残りのルータはすべてバックアップルータ(マスタールータの予備)
• 仮想IPアドレスに実際に割り当てられているIPアドレスを設定可能
• 仮想MACアドレスが0000.5E00.01

7.1.7. HSRP/GLBP/VRRPの違い