HSRPについて

【HSRPについて】

このHPはHSRPについてまとめたものです。

1-1　HSRPとは

HSRPとは、 Ciscoが独自に開発したプロトコルで、2台以上のルータ（及びマルチレイヤスイッチ）をある種のクラスタとして動作する様に設定し、単一の仮想ルータを提供する。ホストは、仮想ルータのアドレスをデフォルトゲートウェイとして使用するように設定され、HSRPはどのルータが実際にデフォルトゲートウェイとして動作するのかの決定を管理する。

★仮想ルータ

仮想ルータは仮想IPアドレスと仮想MAC アドレスを持つ。 アクティブルータとスタンバイルータにより構成 され、仮想IPアドレスは ルータで明示的に設定する。また仮想MACアドレスはHSRP グループ番号を基に自動的に作成される。 MACアドレスは以下の値 になる。

MACアドレスの最初の３バイト「0000.0c」は、Ciscoのベンダーコード。次の 「07.ac」はHSRPコード、「●●」は HSRPのグループ番号を16 進数にしたものとなる。

★HSRPグループ

仮想ルータを作成するための複数ルータの集合を「HSRPグループ」と呼ぶ。HSRPグループには、次のエンティティが含まれる。

★HSRPステート

HSRPルーターには、以下の状態（ステート）がある。

●イニシャル
●ラーニング
●リスニング
●スピーク
●スタンバイ
●アクティブ

各状態の意味と説明を以下の表にまとめる。

HSRPは以下のコマンドで実施する。構成はインターフェイス単位で行う。

（config-if）♯ stanby【グループNo】ip【バーチャルIPアドレス】

1-2　HSRPルータの選出

HSRPの選出方法は、グループ中の各ルータに設定された プライオリティ値（0-255 ）に基づいて行われる。 デフォルトのプライオリティ値は100。 値の最も高いルータが「アクティブ」に設定され、２番目に高いルータが「スタンバイ」になる。

HSRPルータは、 3秒間のデフォルトタイマー（設定可能）に基づいて、このインターフェイスからHelloパケットを送信し、現在仮想ルータグループに属しているという事実をアドバタイズする。

Helloパケットのプライオリティに基づき、1台のルータがグループ内のアクティブルータの役割を担う。アクティブルータは、転送する必要のパケットを受信すると転送し、スタンバイルータは破棄する。

この状態は、Helloパケットがアクティブルータから連続して受信される限り変わらない。

またHelloパケットはUDPによってポート番号 1985番宛てに送信される。送信先IPアドレスは、すべてのルータを示すマルチキャストアドレスの224.0.0.2で、TTLを1にすることでHello パケットの転送を防いでいる。

★HSRPにより使われるパケットフォーマット

HSRPにより使われるパケットフォーマットは以下のとおり。

●バージョン
HSRPメッセージのバージョンで、0がセットされる。

●Op Code(オペレーションコード)　
パケットの種別を示す。
0はHelloパケット、1はCoupパケット、2はResignパケットを示す。

◆Coupパケット
アクティブルータはなかったルータが、アクティブルータになろうとするときに送信するパケット。
それまでアクティブルータであったルータから、自分よりも低いプライオリティのHello を受け取ると、スタンバイルータは、Coup メッセージを送信して、アクティブルータになろうとする。
Coupメッセージは、Preemptの設定がされている場合に送信する。

◆Resignパケット
それまでアクティブルータであったルータが、アクティブルータを辞めるときに送信するメッセージ。
アクティブルータでHSRP の設定を削除すると、Resign メッセージを送信して、スタンバイルータが即座にアクティブルータになることを促す。

●State
HSRPステータスを表示する。
0はInitial、1はラーニング、2はリスニング、4はスピーク、8はスタンバイ、16はアクティブ を示す。

●ハロータイム
Helloメッセージを送信する周期。

●ホールドタイム
この期間内にHelloパケットを受信しないと、該当ルータが無効であると見なす。

●プライオリティ
アクティブとスタンバイルータを選出する際の優先度として使われる。 高いほど、優先度も高い。デフォルト100。

●グループ
HSRPのグループ番号を表示する。

●予約
未使用フィールド。このフィールドには0が格納されている。

●認証データ
HSRPグループ認証に使われるパスワードを平文で表示する。

●仮想IPアドレス
HSRPグループの仮想IPアドレスを表示する。

1-3　HSRPの動作

アクティブルータとスタンバイルータはデフォルト値で３秒に1回、アクティブルータがHello パケットを交換することによって、アクティブ・スタンバイの関係を保つ。

デフォルトのプライオリティ値は100。 値の最も高いルータが「アクティブ」に設定され、２番目に高いルータが「スタンバイ」になる。

全てのルータがデフォルト値ままであった場合は、ルータのインターフェイスに設定されたIPアドレスが最も高い数値に設定されたルータがアクティブルータに昇格する。

プライオリティ値の設定は、以下のインターフェイス設定コマンドで行う。

(config-if）♯ stanby【グループNo】priority【プライオリティ値】

このHelloパケットには、HSRPグループのグループID 、Helloの送信元ルータのアドバタイズされたプライオリティ が含まれる。

Helloパケットの途絶がHoldDownタイマ（デフォルト値は１０秒）で設定された時間続くと、アクティブルーターがダウンしたと見なして、スタンバイ中のルータがアクティブルータに昇格する。

また、リスニング状態に置かれているルータが他に存在する場合は、プライオリティ値が次に高いルータが新たなスタンバイルータとなる。

HelloタイマとHoldDownタイマの値は、インターフェイスコンフィグレーションモードで以下のコマンドを設定する。

（config-if）♯stanby【グループNo】timers【hellotime】【holdtime】 　

Hellotimeと一緒に、 Holddowntimeも設定する。またhellotimeには、1-255の間でHelloパケットの送信間隔を秒単位で設定（デフォルトは３秒）し、holdtimeには1-255の範囲で秒単位で設定する。また、HoldDownタイムの値は、 Hellパケットの送信間隔の３倍以上にする必要がある。

1-4　HSRPの Preempt

デフォルトのHSRP設定ではあとから起動したデバイスがリスニングステートに移行した際に、すでに他のデバイスがアクティブルータ及びスタンバイルータとして機能していることが確認できれば、さらに高いプライオリティを保持していても、自らをスピーキングステートに移行させることは無い。

つまり、一旦アクティブルータから退いたルータが再度アクティブになったり、あとから最もプライオリティの高いルータがHSRPグループに参加する場合、現行のアクティブルータに障害が発生するまでは不可能になり、ルータとしてのプライオリティが高くてもその条件は変わらない。

preemptとはアクティブルータの選出に関して、当該ルータのプライオリティ値が最も高くなった時点で、常にアクティブルータとして認識させる機能で、次のコマンドを使って有効化する。

（config-if）♯stanby【グループNo】preempt {delay minimum【秒（ 0-3600)】reload【秒（0-3600)】 }

デフォルトの設定では、現行のアクティブルータをローカルルータがpreemptしてアクティブ化する処理は、即座に実行される。Preemptによりアクティブルータに切り替わるまでの時間調整したい場合は、【delay】に続けて以下のいずれか、あるいは両方のパラーメータを指定する。

◆minimum・・・・・ minimumを指定すると、インターフェイスがアップ後、上記の【秒】の指定値（0-3600)分だけ強制的にルータを待機させてからプライオリティ値の低いアクティブルータと置き換わらせるように出来る。

◆reload・・・・・ reloadを指定すると、ルータのreload後に【秒】の指定値（0-3600）分だけ強制的に当該ルータを待機させるように出来る。この機能は、収束までに時間を要するルーティングプロトコルを扱う場合に有効。

1-5　HSRPトラッキング

HSRPのアクティブルータへの切り替えは、設定されているインターフェイス上で、アクティブルータからHSRP　Hello を受信できないときに行われる。

そのため、下図のアクティブルータのS0/0にてインターフェイスがダウンした場合、アクティブルータは切り替わらず、アクティブルーターにパケットが転送されたとしても通信できない。

これを解決するために、インターフェイスの状態を監視してアクティブルータを切り替えるようにするための機能がHSRPインターフェイストラッキング。

HSRPインターフェイストラッキングでは、指定したインターフェイスに障害を検出すると、もとのプライオリティ値から設定された値をマイナスすることにより、別のインターフェイス上の障害を反映したアクティブルータ及びスタンバイルータの選定を行うことができる。

HSRPインターフェイストラッキングは、インターフェイスコンフィグレーションモードで次のコマンドを入力する。

(config-if)# standby 【グループNo】 track 【インターフェイスNo】【インターフェイスプライオリティ】

例えば「standby 1 track Serial0/0 20」では、「S0/0がダウンした場合プライオリティ値が20減少する」という動作になる。

また、HSRPインターフェイストラッキングが正常に動作するためには、純粋にHSRPプライオリティで、アクティブルータを決定しなければいけないため、preemptの設定が必要になる。

1-6　MHSRP ( Multiple HSRP ) の設定

HSRPでは、グループ毎に別々のルータをアクティブルータとして選定することで、トラフィックを分散させることができる。これをMHSRP( Multiple HSRP ) という。

MHSRPにより、1つのルータがあるHSRPグループのアクティブルータとして働き、別の HSRPグループのスタンバイルータとして機能するようことができるようになる。

MHSRPを設定することで、 1つのルータを複数のHSRP グループに所属させることができ、複数のデフォルトゲートウェイを用意することで、冗長性を高めると共に、負荷分散を行うことができる。