仮想ルータ冗長プロトコル

仮想ルータ冗長プロトコル( VRRP ) は、利用可能なインターネット プロトコル(IP) ルータを参加ホストに自動的に割り当てる コンピュータネットワーク プロトコルです。これにより、 IPサブネットワーク上のデフォルト ゲートウェイが自動的に選択されるため、ルーティングパスの可用性と信頼性が向上します。

このプロトコルは、グループとして機能する複数のルータ（プライマリ/アクティブ ルータとセカンダリ/スタンバイルータ）を抽象的に表現した仮想ルータを作成することでこれを実現します。仮想ルータは、物理ルータの代わりに、参加ホストのデフォルト ゲートウェイとして機能するように割り当てられます。仮想ルータに代わってパケットをルーティングしている物理ルータに障害が発生した場合、別の物理ルータが自動的に選択され、仮想ルータに置き換わります。任意の時点でパケットを転送している物理ルータは、プライマリ/アクティブ ルータと呼ばれます。

VRRP は、ルータの状態に関する情報を提供しますが、ルータによって処理および交換されるルートに関する情報は提供しません。各 VR​​RP インスタンスは、スコープが 1 つのサブネットに制限されています。そのサブネットを超えて IP ルートをアドバタイズしたり、ルーティング テーブルに何らかの影響を与えたりすることはありません。VRRP は、インターネット プロトコル バージョン 4 (IPv4) およびIPv6を使用するイーサネット、MPLS、およびトークン リングネットワークで使用できます。

仮想ルータは、メディア アクセス制御(MAC) アドレスとして00-00-5E-00-01-XXを使用する必要があります。アドレスの最後のバイト (XX) は仮想ルータ識別子 (VRID) であり、ネットワーク内の各仮想ルータごとに異なります。このアドレスは一度に 1 つの物理ルータによってのみ使用され、仮想ルータの IP アドレスに対するARP要求が送信される と、このMAC アドレスで応答します。

仮想ルータ内の物理ルータは、IPv4の場合はマルチキャスト IPアドレス224.0.0.18とIPプロトコル番号112 ^{[1] 、IPv6の場合は}ff02::12とIPプロトコル番号112 ^[1]のパケットを使用して、内部で通信する必要があります。

仮想ルータをバックアップするルータの優先度は 1 ～ 254 で、優先度が最も高いルータがプライマリ/アクティブになります。デフォルトの優先度は 100 です。MAC アドレス所有者の場合、優先度は常に 255 です。

プライマリ/アクティブ ルータからのマルチキャスト パケットの受信がアドバタイズメント タイマーの 3 倍を超える期間失敗すると、セカンダリ/スタンバイ ルータはプライマリ/アクティブ ルータがダウンしていると見なします。その後、仮想ルータは不安定な状態に移行し、セカンダリ/スタンバイ ルータから次のプライマリ/アクティブ ルータを選択するための選出プロセスが開始されます。これは、マルチキャスト パケットの使用によって実行されます。

セカンダリ/スタンバイ ルータは、選出プロセス中にのみマルチキャスト パケットを送信することになっています。このルールの例外は、物理ルータが現在のプライマリ/アクティブよりも高い優先順位に設定されている場合です。これは、ネットワークに接続すると、プライマリ/アクティブ ステータスを優先することを意味します。これにより、システム管理者は、たとえば特定のルータが仮想ルータ内の他のルータよりも強力である場合に、起動後すぐに物理ルータをプライマリ/アクティブ状態に強制できます。優先順位が最も高いセカンダリ/スタンバイ ルータは、優先順位を現在のプライマリ/アクティブよりも高くすることで、プライマリ/アクティブ ルータになります。その後、仮想ゲートウェイの MAC アドレスに送信されたパケットのルーティングを担当します。セカンダリ/スタンバイ ルータの優先順位がすべて同じ場合は、IP アドレスが最も高いセカンダリ/スタンバイ ルータがプライマリ/アクティブ ルータになります。

仮想ルータとして機能するすべての物理ルータは、同じローカル エリア ネットワーク(LAN) セグメント内に存在する必要があります。仮想ルータ内の通信は定期的に行われます。この期間は、広告間隔タイマーを変更することで調整できます。広告間隔が短いほど、ブラック ホール期間は短くなりますが、ネットワークのトラフィックは増加します。セキュリティは最初のホップパケットにのみ応答することで実現されますが、特にローカル攻撃に対してこれを強化するための他のメカニズムも提供されています。選出プロセスは、ルータの優先度から導出されるスキュー時間を使用して整然と行われ、選出中にサンダーリング ハード問題が発生する可能性を減らすために使用されます。スキュー時間は、式(256 −優先度) / 256 (ミリ秒単位) で求められます。

セカンダリ/スタンバイルータの使用率は負荷分散によって向上する。^{[1] ：§4.2}

VRRP の作業は 1997 年に開始され、インターネット技術タスクフォース(IETF)によって最初のドラフトが公開されました。1998 年にプロトコルが正式に定義されました。^[2] VRRP はオープン スタンダードですが、シスコは、本質的に同じ機能を持つ類似の独自プロトコルであるHot Standby Router Protocol が特許を取得してライセンスされていると主張しました。 ^[3] しかし、2001 年にシスコの Robert Barr は、直接の要求に応えて、誰かがシスコに対して特許を主張しない限り、特許を主張しないと回答しました。^[4] IBMも特許をカバーしていると主張しており、その声明は IETF の Web ページで読むことができます。^[5]問題となっている特許はすべて期限切れです。^{[6] [7]}

このプロトコルは2004年にバージョン2として改良されました。^[8]現在のバージョンであるVRRPバージョン3は2010年に公開されました。^[1]

Mellanoxは、アクティブ/アクティブ操作を可能にするVRRPに基づく独自のプロトコルであるMAGPを提供しています。^[9]

ファウンドリーネットワークスは、RFC 3768のいくつかの制限を回避するVRRPの独自バージョンであるVRRP-E(Extended)を開発した^[10] [1]

• 共通アドレス冗長プロトコル(CARP) – HSRP および VRRP に代わる、非独占的、特許フリー、制限のない代替手段
• ゲートウェイ負荷分散プロトコル–負荷分散を提供するシスコシステムズ独自のルータ冗長プロトコル
• ホットスタンバイルーティングプロトコル– Cisco Systems独自のルータ冗長プロトコル
• ファーストホップ冗長プロトコル– デフォルトゲートウェイ冗長プロトコルのリスト
• RSMLT

• 「IETF VRRP メーリング リスト アーカイブ」。