VRRP について
VRRP（仮想ルータ冗長性プロトコル、Virtual Router Redundancy Protocol）は、ルータのグループが仮想 IP アドレスを共有し、ファーストホップ IP ルータでの透過的なフェールオーバーを実現するプロトコルです。
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仮想 IP アドレスを共有するルータのグループを設定します。
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そのグループのいずれかのルータを選択して、仮想 IP アドレスへのすべてのパケットが処理されるようにします。
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残りのルータはスタンバイになり、アクティブなルータで障害が発生した場合に処理を引き継ぎます。
VRRP の動作
VRRP（仮想ルータ冗長プロトコル）は、複数のルータがグループを形成して単一の仮想 IP アドレスを共有できるようにするプロトコルです。これは LAN クライアントのデフォルト ゲートウェイとして使用されます。
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ルータのグループ（VRRP グループ）が仮想 IP アドレスを共有できるようにします。
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デフォルト ゲートウェイに冗長性を提供し、プライマリ ルータで障害が発生した場合でも、継続的なネットワーク アクセスを確保します。
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単一のデフォルト ゲートウェイ IP アドレスを使用して LAN クライアントを設定できるため、設定が簡素化され、信頼性が向上します。
VRRP が LAN クライアントにゲートウェイの冗長性を提供する仕組み
LAN クライアントは、ダイナミック ディスカバリ プロトコルまたは静的コンフィギュレーションのいずれかを使用して、リモート接続先へのファーストホップ ルータを決定できます。ダイナミック方式には、プロキシ ARP、ルーティング プロトコル、および ICMP Router Discovery Protocol（IRDP）などがあります。ただし、これらの方法では、設定と処理のオーバーヘッドが発生するとともに、ルータが使用できなくなった場合のフェールオーバーが遅くなる可能性があります。デフォルト ルータの静的な設定はクライアントのセットアップを簡素化しますが、単一障害点が発生し、デフォルト ゲートウェイに障害が発生した場合、クライアントがネットワークから分離される可能性があります。VRRP は、この問題に対処するため、複数のルータが仮想 IP アドレスを共有できるようにします。クライアントはこれをデフォルト ゲートウェイとして使用するので、冗長性とシームレスなフェールオーバーが実現します。
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プロキシ ARP：クライアントは、ARP を使用して接続先を解決し、ルータは MAC アドレスで応答します。
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ルーティング プロトコル：クライアントはダイナミック ルーティング プロトコルの更新（RIP など）を聞き取り、ルーティング テーブルを作成します。
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ICMP Router Discovery Protocol（IRDP）：クライアントは ICMP ルータ ディスカバリ クライアントを実行します。
VRRP を使用すると、ルータのグループが仮想 IP アドレスを共有します。プライマリ ルータ（IP アドレスの所有者）はこのアドレスに送信されたパケットを転送し、バックアップ ルータはプライマリのステータスをモニターします。プライマリで障害が発生すると、プライオリティが最も高いバックアップが仮想 IP アドレスを引き継いで、サービスが途切れないようにします。元のプライマリが回復すると、その役割が再開されます。
 （注） |
ルーテッド ポートで受信された VRRP 仮想 IP アドレス宛のパケットは、ローカル ルータ上で終端します。そのルータがプライマリであるかバックアップであるかは関係ありません。これらのパケットには、ping トラフィックと Telnet トラフィックが含まれます。レイヤ 2（VLAN）インターフェイスで受信した、VRRP 仮想 IP アドレス宛のパケットは、プライマリ ルータに届きます。 |
例：VLAN トポロジの VRRP
基本的な VLAN トポロジでは、ルータ A、B、および C が VRRP グループを形成します。グループの IP アドレスは、ルータ A のイーサネット インターフェイス アドレス（10.0.0.1）と同じです。クライアント 1 ～ 3 には、デフォルト ゲートウェイとして 10.0.0.1 が設定されます。ルータ A はプライマリとして機能し、仮想 IP アドレスに送信されたパケットを転送します。ルータ A に障害が発生すると、優先順位が最も高いバックアップ ルータが新しいプライマリになり、仮想 IP アドレスを引き継ぎ、クライアントのネットワーク接続を維持します。ルータ A が回復すると、プライマリの役割に戻ります。
VRRP の利点
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冗長性：複数のルータをデフォルト ゲートウェイ ルータとして設定できるので、ネットワークにシングル ポイント障害が発生するリスクが下がります。
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ロード シェアリング：複数のルータで LAN クライアントとの間のトラフィックを分担し、より均等に負荷を分散できます。
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複数のVRRPグループ：ルータ インターフェイスで複数の VRRP グループをサポートし、LAN トポロジでの冗長性と負荷共有を実現します。
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複数の IP アドレス：セカンダリ アドレスを含む複数の IP アドレスの管理を可能にし、各サブネットの VRRP 設定をサポートします。
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プリエンプション：障害の生じたプライマリを引き継いだバックアップ ルータより、さらにプライオリティが高いバックアップ ルータが使用可能になったときに、プライオリティが高い方を優先させることができます。
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アドバタイズメント プロトコル：VRRP アドバタイズメントで、専用の IANA 標準マルチキャスト アドレス（224.0.0.18）とプロトコル番号 112 を使用します。不要なマルチキャストを最小限に抑え、パケットの識別を支援します。
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VRRP トラッキング：インターフェイスの状態に基づいてプライオリティを変更することにより、最適な VRRP ルータがグループのプライマリになることを保証します。
複数の VRRP グループ
複数の VRRP グループは、単一の物理ルータ上の複数の仮想ルータ冗長性プロトコル（VRRP）グループの設定を参照します。
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ルータ インターフェイスは、同時に複数の VRRP グループをサポートできます。
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サポートされる VRRP グループの数は、ルータの処理とメモリの機能によって異なります。
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インターフェイスは、1 つの VRRP グループのプライマリとして、さらに他の 1 つまたは複数のグループのバックアップとして動作できます。
単一のルータ インターフェイスに複数の VRRP グループを設定できるため、ネットワーク トポロジにおける柔軟な冗長性とロード シェアリングが可能です。
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ルータの処理能力は、サポートされる VRRP グループの数に影響します。
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ルータのメモリ容量も、サポートされるグループの数に影響します。
複数の VRRPグループがあるトポロジでは、インターフェイスはあるグループのプライマリとして、さらに他のグループのバックアップとして動作できます。
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グループ |
プライマリ ルータ |
バックアップ ルータ |
|---|---|---|
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VRRP グループ 1 |
ルータ A（IP 10.0.0.1） |
ルータ B |
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VRRP グループ 2 |
ルータ B（IP 10.0.0.2） |
ルータ A |
（注） |
サポートされる VRRP グループの数については、「Cisco Nexus 9000 シリーズ NX-OS 検証済みスケーラビリティ ガイド」を参照してください。 |
次の図の LAN トポロジでは、ルータ A と B がクライアント 1 ～ 4 のトラフィックを共有するように、VRRP が設定されています。ルータ A と B の一方で障害が発生した場合、もう一方がバックアップとして機能します。
例：LAN トポロジでの VRRP グループの重複
このトポロジには、オーバーラップする 2 つの VRRP グループに対応する 2 つの仮想 IP アドレスが含まれています。VRRP グループ 1 では、ルータ A が IP アドレス 10.0.0.1 のオーナーであり、プライマリです。ルータ B はルータ A をバックアップします。クライアント 1 と 2 には、デフォルト ゲートウェイの IP アドレス 10.0.0.1 が設定されています。VRRP グループ 2 では、ルータ B が IP アドレス 10.0.0.2 のオーナーであり、プライマリです。ルータ A はルータ B のバックアップです。クライアント 3 と 4 には、デフォルト ゲートウェイの IP アドレス 10.0.0.2 が設定されています。
VRRP ルータの優先順位およびプリエンプション
VRRP ルータの優先順位は、 VRRP 冗長性スキームにおける重要な属性であり、各ルータのロールと、フェールオーバーおよびプリエンプション時の動作を決定します。
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ルータが仮想 IP アドレスおよび物理インターフェイスの IP アドレスの両方を所有する場合、そのルータは、優先順位 255 のプライマリとして機能します。
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バックアップルータは、設定された優先順位に基づいて選択されます。現在のプライマリで障害が発生した場合、ルータが最も高い優先順位が新しいプライマリになります。
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プリエンプションを使用すると、現在のプライマリで障害が発生していない場合でも、優先順位の高いバックアップ ルータがプライマリの役割を引き継ぐことができます（プリエンプションがディセーブルになっていない限り）。
VRRP ルータのプライオリティおよびプリエンプションの仕組み
VRRP は、ルータの優先順位に基づいて、プライマリとして動作するルータと、プライマリが故障した場合のフェールオーバーの発生方法を決定します。プリエンプションにより、優先度の高いバックアップがプライマリを引き継ぐことができるかどうかが制御されます。
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プライマリ ルータで障害が発生した場合、 VRRP は優先順位が最高のバックアップルータを選択し、それが新しいプライマリになります。
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2 つのルータの優先順位が同じ場合、IP アドレスの値が大きいルータがプライマリ ルータとして選択されます。
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プライマリ ルータに障害が発生した場合。
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VRRP はバックアップ ルータのプライオリティを評価します。
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優先順位が最も高い（優先順位が等しい場合は IP アドレスが最も高い）バックアップが新しいプライマリになります。
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優先順位 255：仮想および物理 IP アドレスを所有するルータに割り当てられます（プライマリ）。
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デフォルトの優先順位：100（バックアップ ルータで、特に設定されていない場合）
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ルータ（Router） |
設定されたプライオリティ |
プライマリとして選択されているか? |
|---|---|---|
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ルータ A |
255 |
はい（初期プライマリ） |
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ルータ B |
101 |
はい（ルータ A に障害が発生し、B の優先順位が C より高い場合） |
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ルータ C |
100（デフォルト） |
はい（B と C が同じ優先順位の場合、より高いIPアドレスが優先される） |
（注） |
ヒント：プリエンプションが無効になっている場合、現在のプライマリでの障害の発生または回復がない限り、優先順位が高いバックアップ ルータがプライマリを引き継ぐことはありません。 |
VRRP の優先順位とプリエンプション
たとえば、ルータ A（プライマリ）に障害が発生した場合、VRRP はルータ C（優先順位 100）よりもルータ B（優先順位 101）を新しいプライマリとして選択します。両方のバックアップの優先順位が同じ場合、 IP アドレスが大きい方のルータがプライマリになります。プリエンプションがイネーブルで、ルータ C が現在のプライマリより高い優先順位でオンラインになると、現在のプライマリで障害が発生していなくても、 VRRP は新しいプライマリとしてルータ C を選択します。
vPC と VRRP
vPC および VRRP は、連動して Cisco Nexus 9000 シリーズ スイッチの高可用性と冗長性を実現するテクノロジーです。
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vPC は、2 つの異なるデバイスに物理的に接続されたリンクを、その他のデバイスからは単一のポート チャネルとして見えるようにします。
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VRRP はプライマリ ルータとバックアップ ルータを指定することにより、ルータの冗長性を実現します。
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vPC はプライマリ VRRP ルータとバックアップ VRRP ルータの両方を使用してトラフィックを転送します。
Cisco Nexus 9000 シリーズ スイッチの継続的なネットワーク接続と冗長性を確保するために、vPC とVRRP を組み合わせて使用します。
（注） |
プライマリ vPC ピア デバイスの VRRP をアクティブに、セカンダリ vPC デバイスの VRRP をスタンバイにそれぞれ設定する必要があります。 |
vPC の詳細については、「Cisco Nexus 9000 シリーズ NX-OS レイヤ 2 スイッチング構成ガイド」を参照してください。
VRRP優先順位の設定の詳細については、「VRRP 優先順位の設定」セクションを参照してください。
VRRP のアドバタイズメント
VRRP アドバタイズは、 VRRP プライマリ ルータから定期的に送信されるもので、同じグループ内の他の VRRP ルータにその優先順位とステートを伝えます。
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VRRP プライマリは、同じグループ内の他のルータにアドバタイズメントを送信します。
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アドバタイズメントでは、プライマリの優先順位とステートが伝達されます。
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アドバタイズメントは、IP パケット内にカプセル化され、VRRP グループに割り当てられた IP マルチキャスト アドレスに送信されます。
VRRP プライマリがアドバタイズメントを送信する間隔はデフォルトでは 1 秒ですが、別のアドバタイズ間隔を設定することもできます。
VRRP 認証
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VRRP は、認証とプレーンテキスト認証の 2 つの認証機能をサポートします。
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認証を使用すると、有効な VRRP パケットだけがルータで受け入れられるようになります。
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ルータと着信パケットで認証方式またはテキスト文字列が異なる場合、パケットは拒否されます。
VRRP 認証方式とパケット拒否基準
VRRP は 2 つの認証オプションを提供し、認証設定に基づいて厳密なパケット検証を適用します。
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認証なし
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プレーン テキスト認証
VRRP は次の場合に、パケットを拒否します：
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認証方式がルータと着信パケットで異なる。
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テキスト認証文字列がルータと着信パケットで異なる。
VRRP トラッキング
VRRPトラッキングは、VRRP ルータがインターフェイスまたは設定されたオブジェクトの状態をモニタし、それに応じて VRRP グループ内の優先順位を調整するメカニズムです。
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インターフェイスまたは設定されたオブジェクトの状態を追跡します。
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追跡対象の状態に基づいて、VRRP ルータの優先順位を調整します。
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追跡対象の状態がアップに戻ったときに、元の優先順位を復元します。
VRRP トラッキング オプション
VRRP は次のトラッキング オプションをサポートしています。
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ネイティブ インターフェイス トラッキング：インターフェイスのステートを追跡し、そのステートを使用して VRRP グループの VRRP ルータのプライオリティを判別します。インターフェイスがダウンしている場合、またはインターフェイスにプライマリ IP アドレスがない場合、トラッキング対象ステートはダウンとなります。
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オブジェクト トラッキング：設定されたオブジェクトのステートを追跡し、そのステートを使用して VRRP グループの VRRP ルータのプライオリティを判別します。オブジェクト トラッキングの詳細については、「オブジェクト トラッキングの設定」を参照してください。
トラッキング対象ステート（インターフェイスまたはオブジェクト）がダウンになると、VRRP はユーザがトラッキング対象ステートに対して新しいプライオリティをどのように設定するかに基づいて、プライオリティをアップデートします。トラッキング対象ステートがオンラインになると、VRRP は仮想ルータ グループの元のプライオリティを復元します。
（注） |
VRRP はレイヤ 2 インターフェイスのトラッキングをサポートしていません。 |
使用中の VRRP トラッキング
たとえば、ネットワークへのアップリンクがダウンした場合、別のグループ メンバーが VRRP グループのプライマリとして引き継げるように、VRRP グループ メンバーのプライオリティを引き下げなければならないことがあります。詳細については、「VRRP インターフェイス ステート トラッキングの設定」の項を参照してください。
VRRP 用 BFD
VRRP の BFD は、VRRP 環境内の 2 つの隣接デバイス間で転送およびパス障害を迅速に検出できるようにするプロトコル統合です。
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2 台の隣接デバイス間のサブセカンド障害を検出します。
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プロトコル hello メッセージよりも CPU の負荷を軽くすることができます。
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一部の BFD 負荷を、サポートされているモジュール上のデータ プレーンに分散できます。
BFD（Bidirectional Forwarding Detection）は、高速転送と短時間でのパス障害検出を提供する検出プロトコルです。詳細については、「Cisco Nexus 9000 シリーズ NX-OS インターフェイス設定ガイド」を参照してください。
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