FHRP·HSRP·VRRP·GLBP의 역할 선출과 장애 전환

01단말은 어느 주소를 기본 게이트웨이로 쓰는가

• 개념FHRP는 여러 L3 장비가 가상 기본 게이트웨이의 역할을 인계하도록 하는 프로토콜 계열이다.

  • 단말은 다른 서브넷으로 보낼 때 게이트웨이의 링크 주소를 사용한다.
  • 실제 라우터 하나의 주소만 쓰면 그 장비 장애 시 다른 라우터가 있어도 단말 설정을 바꿔야 할 수 있다.
• VIP·실제 IP단말의 게이트웨이는 VIP, 각 장비의 관리·인터페이스 주소는 실제 IP로 구분한다. VIP는 DHCP 일반 할당 범위에서 제외하여 중복 할당을 막는다.

02정상 전달: VIP와 Virtual MAC의 관계

• VIP와 가상 MAC예제 LAN을 10.10.10.0/24, R1 실제 주소 .2, R2 실제 주소 .3, 가상 주소 .1로 정한다. 단말은 .1을 게이트웨이로 사용하고 ARP로 그 MAC을 구한다.

  • 선택된 대표 장비가 가상 MAC을 사용해 게이트웨이 역할을 수행하므로 단말이 R1·R2 실제 IP를 번갈아 설정할 필요가 없다.
• L2와 L3 목적지목적지가 원격 서버이면 IP 목적지는 서버 주소로 유지되고 Ethernet 목적지는 가상 게이트웨이 MAC이 된다. 게이트웨이가 VIP라는 이유로 모든 패킷의 IP 목적지가 VIP로 바뀌는 것은 아니다.

  • 라우터는 프레임을 받은 뒤 IP 경로를 찾아 다음 링크로 다시 캡슐화한다.

04HSRP: Priority·선출·Preempt

• HSRP 선출일반적인 HSRP 그룹에서는 하나의 Active가 전달하고 Standby가 인계를 준비한다. Priority가 선출에 관여하고 동률이면 주소 등 프로토콜의 비교 기준을 적용한다.

  • Initial·Learn·Listen·Speak·Standby·Active는 관찰할 수 있는 상태이며, 모든 장비가 장애 때마다 이 여섯 상태를 직선 순서로 모두 거친다는 뜻은 아니다.
• Preempt이미 Active가 살아 있는 상황에서 더 높은 Priority 장비가 돌아왔을 때 역할을 되찾을지는 preempt 설정이 중요하다. 복구 직후 라우팅이나 상단 연결이 준비되기 전에 재선점하면 다시 통신이 끊길 수 있어 preempt delay를 고려한다.

  • Hello/Hold의 일반적인 3초/10초는 설정 확인의 출발점이며 모든 버전·환경의 고정 전환 시간은 아니다.

05Tracking 계산: 라우터가 살아 있어도 외부가 끊길 수 있다

• Priority 감소R1 Priority가 110이고 R2가 100일 때, R1의 상단 회선 장애를 추적해 20을 감소시키면 R1의 유효 Priority는 90이 된다. R2에 필요한 preempt 동작을 설정하면 정상으로 살아 있는 R1 대신 R2가 역할을 가져올 수 있다.

  • 5만 감소시켜 105로 남기면 100보다 여전히 높으므로 의도한 전환이 일어나지 않을 수 있다.
• 원격 도달성 추적인터페이스 line protocol만 추적하면 상단 라우터 이후의 블랙홀을 모를 수 있다. Route tracking이나 목적지 도달성 측정은 다른 실패 범위를 관찰한다.

  • 무엇을 추적할지와 그 목적지가 FHRP 전환으로 회복되는지를 함께 설계해야 한다.

! R1의 개념 예제; VLAN·라우팅은 구성되어 있다고 가정
track 10 interface GigabitEthernet0/1 line-protocol
interface Vlan10
 ip address 10.10.10.2 255.255.255.0
 standby version 2
 standby 10 ip 10.10.10.1
 standby 10 priority 110
 standby 10 preempt delay minimum 30
 standby 10 track 10 decrement 20

R2는 실제 IP .3, Priority 100과 같은 그룹/VIP/버전으로 대응하며 preempt 동작도 설정한다. 장비별 인터페이스 이름과 CLI 지원 여부는 확인해야 한다.

06가상 게이트웨이 역할이 인계되는 순서

• 유지되는 단말 설정VIP와 가상 MAC이 유지되는 구성에서는 단말의 기본 게이트웨이를 바꿀 필요가 없다. 스위치의 MAC→포트 관계는 새 위치에 맞게 바뀌어야 한다.
• ARP와 MAC 학습GARP의 ARP 내용은 IP 소유권·주소 대응을 알린다. 스위치는 프레임의 source MAC으로 포트를 학습하므로 GARP가 MAC 테이블을 직접 수정하는 기능은 아니다.
• IPv6의 대응IPv6에서는 Neighbor Advertisement 등 해당 주소 계층의 동작을 함께 본다.

1. 전환 조건 감지남은 장비가 제어 메시지 중단이나 추적 상태를 보고 기존 대표의 역할을 유지할 수 없는지 판단한다.
2. 가상 역할 인수프로토콜의 선출·추적·선점 조건에 따라 새 대표가 가상 게이트웨이 역할을 맡는다.
3. 새 위치 알림새 대표가 가상 MAC을 출발지로 프레임을 보낸다. GARP 등 주소 알림으로 단말의 주소 대응도 갱신할 수 있다.
4. 새 포트로 전달스위치가 source MAC 학습으로 가상 MAC의 위치를 바꾼다. 이후 단말 프레임이 새 대표로 전달되는지 실제 경로에서 확인한다.

07VRRP의 Owner와 Advertisement

• VRRP OwnerVRRP는 표준 가상 라우터 프로토콜이다. 최신 VRRPv3 표준은 Active/Backup이라는 용어를 사용하고 구형 출력에는 Master가 남을 수 있다.

  • VRID, 가상 주소, 버전, IPv4/IPv6 address family를 맞춘다.
  • VRRP는 IP 프로토콜 번호 112를 사용하며 이것은 포트 112를 여는 설정과 다르다.
• Advertisement·Timer가상 IP를 자신의 실제 인터페이스 주소로 가진 Address Owner에는 가장 높은 우선권인 Priority 255가 적용된다. 일반 Backup 후보는 다른 Priority 범위를 사용하며, Priority 0은 역할 포기 알림에 쓰인다.

  • Advertisement 간격과 Priority에 따른 skew가 장애 판단 시간에 영향을 주므로 “HSRP의 Hold값을 그대로 복사”하는 식으로 구성하지 않는다.
• 우선순위·선점서로 다른 제조사 사이에서 사용할 때도 지원 버전·가상 MAC 처리·tracking 확장·타이머를 확인해야 한다. “표준이니 어떤 설정이어도 자동 호환”이 아니라 같은 표준 동작과 환경을 맞추는 것이다.

09GLBP: AVG와 AVF를 통한 호스트별 분산

• AVG·AVFGLBP에서 AVG(Active Virtual Gateway)는 그룹을 대표하고 ARP 응답을 통해 호스트가 사용할 가상 MAC을 배정한다. AVF(Active Virtual Forwarder)는 그 MAC을 받은 트래픽을 실제로 전달한다.

  • AVG도 AVF일 수 있고 다른 장비도 동시에 AVF로 동작한다.
  • AVG=Active, AVF=Standby로 치환하면 부하 분산 원리를 놓친다.
• 호스트별 분산호스트 A의 ARP 응답에는 Forwarder 1 MAC, 호스트 B에는 Forwarder 2 MAC을 주면 두 호스트가 서로 다른 장비로 트래픽을 보낼 수 있다.

  • 이 분배는 기본적으로 호스트의 ARP 결과에 작용하므로 단일 TCP 흐름을 매 패킷마다 정확히 반씩 나누는 기능으로 설명하지 않는다.
  • 기존 ARP 캐시 때문에 구성 변경 후 분배가 즉시 바뀌지 않을 수도 있다.
• Weight·PriorityPriority는 AVG 선출, Weight는 Forwarder 적합성·분배 정책과 연결된다. Weight가 lower 아래로 떨어질 때 역할을 포기하고 upper에 도달해야 복귀하도록 차이를 두면 경계값 주변에서 빈번히 바뀌는 상황을 줄일 수 있다.

  • Round-robin, weighted, host-dependent는 서로 다른 배정 정책이다.

10검증은 게이트웨이 ping에서 끝나지 않는다

• 상태·통신 검증정상 역할과 가상 MAC의 스위치 포트를 먼저 기록한 뒤, 장비 전체 장애·상단 회선 장애·원격 경로 장애를 구분해서 관찰한다. 역할 전환 시각, 가상 MAC의 새 포트, 단말 ARP, 원격 응답 회복 시각을 연결한다.

  • 게이트웨이 자체에 ping이 된다는 사실은 외부망까지 전달할 수 있다는 증거가 아니다.
• 가용성의 범위FHRP는 NAT·방화벽·애플리케이션의 세션 상태를 자동 복제하지 않는다. 새 연결은 되지만 기존 연결이 끊어지면 경로 비대칭이나 상태 유지 장비를 함께 본다.

  • VLAN별 HSRP 그룹의 Active를 나눌 때는 STP Root와 상단 경로를 맞추어 불필요한 우회도 줄인다.
  • 제어 메시지 단절로 양쪽이 대표가 되는 상황도 L2 도달성과 함께 조사한다.

show standby brief
show vrrp brief
show glbp brief
show track
show arp
show mac address-table
show ip route

사용 중인 FHRP에 해당하는 출력을 선택한다. 전환 손실 시간과 세션 지속 여부는 별도의 트래픽 관찰로 확인한다.