冗長化プロトコル(HSRP)の切り替わり時間や設定方法を解説

本記事ではデフォルトゲートウェイの冗長化プロトコル(HSRP)の基本動作について解説いたします。

HSRPとは


HSRPとはcisco独自のデフォルトゲートウェイの冗長化プロトコルです。


HSRPを実装する事により2台のデフォルトゲートウェイ機器を論理的に1台として見せる事ができます。
その為、ネットワークの信頼性を向上させる事が可能です。

ポイント
HSRPではデフォルトゲートウェイに障害が発生しても自動的に切り替える事ができます。
ネットワークのDown時間を最小限にする事が可能です。

では以下の図にて、具体的なHSRPの構成を見ていきましょう!

HSRPの挙動

上記の通り、HSRPではデフォルトゲートウェイ機器を論理的に1台に見せる為に、各デフォルトゲートウェイ間で同一の「仮想IPアドレス(VIP:Virtual IP address)」と「仮想MACアドレス」を使用します。
今回の例では、192.168.10.254という仮想IPアドレスを使っておりますね。


そして、HSRPプライオリティ値を使って、デフォルトゲートウェイの優先順位を決めます。
今回の例では、R1には105、R2には100が設定されております。


解決者

HSRPプライオリティの値が大きいルータを「アクティブルータ」に選出されます。
今回の例では、R2よりR1の値の方が多いので、仮想IPアドレス宛の通信は、R1へルーティングされます。

HSRPの用語

続いて、HSRPの各種用語をご紹介させて頂きます。


細かいHSRPの動きは、次章で紹介しますので、
この段階では「こんな用語があるんだー」の理解で大丈夫です!

  • アクティブルータ(Active Router)
    代表としてルーティングするルータ。代表ルータ
  • スタンバイルータ(Standby Router)
    アクティブルータがダウンした時に、アクティブルータの機能を受け継ぐルータ
  • 仮想IPアドレス(VIP:Virtual IP address)
    HSRPルータ同士で共用利用する仮想IPアドレス
  • 仮想MACアドレス
    HSRPルータ同士で共用利用する仮想MACアドレス ※HSRPグループ番号をベースに自動生成
  • HSRPグループ
    HSRPに参加する為のグループ番号
  • HSRPプライオリティ
    HSRPグループ内でアクティブルータを選出する際に使用する優先度を表す値。(デフォルトは100)
  • HSRPバージョン
    HSRPはバージョン1とバージョン2がございます。主な機能差分としては以下の通りです。

    HSRP version 1HSRP version 2
    HSRPグループ番号0 ~ 2550 ~ 4095
    仮想MACアドレス0000.0c07.acXX0000.0c9f.fXXX



解決者

デフォルトはHSRPグループ1が有効になっております!
HSRPグループを255以上作成する可能性がある場合は、HSRPバージョン2を利用しましょう!

では、具体的なHSRPの動作について解説いたします。

HSRPの動作(HSRPの切り替わり時間)

以下のネットワーク図を例にして、HSRPの動作を見ていきましょう!

HSRPのHelloパケットの通信

HSRP Helloパケットにて、双方を認識する

まず、HSRPを有効化すると、デフォルトゲートウェイ機器同士で「Helloパケットのやりとり」が実施されます。


このHelloパケットはマルチキャスト(224.0.0.2)が使用され、ポート番号はUDP 1985ポートを使って、やりとりされます。


解決者

HSRP Helloパケットを使って、お互いのルータを認識します!

HSRPプライオリティにて、アクティブルータを選定する

お互い認識ができたら、次にアクティブルータの選出を行います。
アクティブルータの選出は、HSRPプライオリティを使用します。


HSRPプライオリティは、大きい値の方がアクティブルータになります。(デフォルトは100)


今回の例ではR2によりR1の方が、HSRPプライオリティの値が高いですね。


ですので、R1がアクティブルータになりますので、
他のネットワークへ通信する際は、R1が代表としてルーティングします。


HSRPの設定手順・検証結果は、以下の記事でまとめております。
ご興味がある方は、ご覧ください!

▼ あなたにオススメな記事 ▼

>>参考記事: HSRP(Group)の設定変更・正常性確認の方法【動作検証】

アクティブルータ・スタンバイルータ間は、HSRP Helloパケットにて死活監視

アクティブルータ・スタンバイルータ同士は、Helloパケットにて死活監視を実施します。


デフォルトでは3秒毎にHelloパケットのやりとりを実施しております。
正常時(Helloパケットのやりとりができている)時、アクティブルータ経由で通信が実施されます。


HSRPの設定手順・検証結果は、以下の記事でまとめております。
ご興味がある方は、ご覧ください!

▼ あなたにオススメな記事 ▼

>>参考記事: HSRP(Helloタイマー)の設定変更・正常性確認の方法【動作検証】

HSRP Helloパケットでの死活監視に失敗したら?

HSRPの障害時の動作

続いて、障害時の挙動について、ご紹介します。


先程紹介した通り、アクティブルータ・スタンバイルータ同士は、Helloパケットにて死活監視を実施します。


その状況下において、図の通り、スタンバイルータ側でアクティブルータからのHelloパケットを受信しなかった場合、アクティブルータに障害が発生したと考え「スタンバイルータがアクティブルータへ昇格」します。


尚、デフォルトでは、Helloパケットを10秒間受信しなかった場合、アクティブルータに障害が発生したと考えます。

解決者

切り替わり時間(10秒間)はHoldタイマーとして、設定されております。
変更したい場合は、Holdタイマーを変更しましょう!(ただし、要検証です!)

HSRPのインターフェーストラッキングについて

続いて、HSRPのインターフェーストラッキングの必要性について解説いたします。


今までは、HSRPのLAN側の話をメインにご紹介してきました。
LAN側の紹介であれば、Helloパケットでの死活監視機能で、対処できます。


実は、Helloパケットだけの死活監視ですと、大きな問題が発生します・・・・
それは、HSRPが有効化されていないインターフェース(例えば、WAN側のインターフェース)に障害が発生した場合です。


その時に役立つ機能が「インターフェーストラッキング機能」です。


インターフェーストラッキング機能の詳細は、以下の記事でまとめております。
ご興味がある方は、ご覧ください!

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>>参考記事: HSRPのインターフェーストラッキングの必要性・設定方法を解説

HSRPの設定方法

最後に、HSRPの設定方法について、ご紹介します。

仮想IPアドレスの設定

【設定コマンド】
Router(config)# interface [インターフェース名&番号]
Router(config-if)# standby [HSRPグループ番号] ip [仮想IPアドレス]

プライオリティの設定

【設定コマンド】
Router(config)# interface [インターフェース名&番号]
Router(config-if)# standby [HSRPグループ番号] priority [プライオリティ値]

プリエンプトの設定

【設定コマンド】
Router(config)# interface [インターフェース名&番号]
Router(config-if)# standby [HSRPグループ番号] preempt

アクティブルータのインターフェースダウン時の切り替え設定

【設定コマンド】
Router(config)# interface [インターフェース名&番号]
Router(config-if)# standby [HSRPグループ番号] track [インターフェース名&番号][減少させるプライオリティ値]

HSRPバージョンの設定

【設定コマンド】
Router(config)# interface [インターフェース名&番号]
Router(config-if)# standby version [HSRPバージョン番号]

HSRPタイマー設定方法

Helloタイマー・Holdタイマーの設定

【設定コマンド】
Router(config)# interface [インターフェース名&番号]
Router(config-if)# standby group-number timers [Helloタイマー(秒)] [holdタイマー(秒)]

HSRPの検証記事の紹介


以下の記事にて、様々なHSRPに関する動作検証の結果をまとめております。
ご興味のある方はぜひご覧ください。

ポイント
以下の検証記事では実機の検証環境にて、HSRPの設定変更コマンドや確認方法(showコマンド・debugコマンド等)を紹介しておりますので、ぜひご覧ください!

解決者

机上だけでなく、検証結果を見ると「よりHSRPを理解が深まる」と思います!!


まとめ

最後までお読み頂き、ありがとうございます。


HSRPについて以下の点は理解しておきましょう!

HSRPのポイント

  • HSRPはcisco独自のデフォルトゲートウェイの冗長化プロトコル
  • HSRPプライオリティ値が一番高いルータがアクティブルータに選出
  • HSRPルータ同士はHelloパケットにて死活監視を実施(デフォルトは3秒)
  • スタンバイルータ側でHoldタイマー(デフォルトは10秒)Helloパケットを受信しなかった場合は、アクティブルータへ昇格する