HSRP와 VRRP의 차이에 대해 알아보자

게이트웨이 이중화 프로토콜 개요

게이트웨이 이중화 프로토콜(Gateway Redundacy Protocol)은 하나 이상의 백업 라우터를 사용하여 기본 라우터의 장애 발생 시 자동으로 네트워크 트래픽을 처리하도록 하는 프로토콜입니다. 이를 통해 네트워크의 가용성과 안정성을 높일 수 있습니다. 주로 사용되는 이중화 게이트웨이 프로토콜로는 HSRP(Hot Standby Router Protocol)와 VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)가 있습니다.

FHRP 개요

• FHRP는 네트워크에서 기본 게이트웨이 라우터의 이중화를 제공하는 프로토콜입니다.
• 기본 게이트웨이 라우터에 장애가 발생하면 다른 대기 라우터가 자동으로 기본 게이트웨이 역할을 하게 됩니다.
• 이를 통해 네트워크의 가용성과 신뢰성을 높일 수 있습니다.

주요 게이트웨이 이중화 프로토콜

HSRP (Hot Standby Routing Protocol)

• 시스코 시스템에서 개발한 표준 프로토콜입니다.
• 하나의 가상 IP 주소(VIP)를 사용하여 기본 라우터와 백업 라우터를 관리합니다.
• 빠른 수렴 시간과 간단한 설정으로 인해 널리 사용되고 있습니다.

VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol)

• IETF에서 개발한 표준 프로토콜입니다.
• HSRP와 유사한 기능을 제공하지만, 다양한 라우터 공급업체에서 호환됩니다.
• 링(Ring) 토폴로지에서 더 나은 성능을 제공합니다.

GLBP (Generic Load Balancing Protocol)

• 다양한 장치 간 이중화를 지원하는 오픈 소스 프로토콜입니다.
• HSRP 및 VRRP와 호환되며, 더 많은 기능을 제공합니다.
• Linux 및 FreeBSD와 같은 운영 체제에서 사용됩니다.

주요 기능

• 고가용성: 기본 라우터에 장애가 발생해도 백업 라우터가 자동으로 트래픽 처리를 인수하여 네트워크 서비스 중단을 최소화합니다.
• 로드 밸런싱: 여러 라우터를 통해 트래픽을 분산하여 네트워크 혼잡을 완화하고 성능을 향상시킬 수 있습니다.
• 단일 실패 지점 제거: 단일 라우터에 의존하는 경우 발생할 수 있는 단일 실패 지점(Single Point of Failure, SPoF) 문제를 해결합니다.

주요 이점

• 네트워크 가용성 향상: 네트워크 운영 중단 시간을 줄이고 비즈니스 연속성을 보장합니다.
• 데이터 손실 방지: 라우터 장애로 인한 데이터 손실 위험을 최소화합니다.
• 네트워크 성능 향상: 로드 밸런싱을 통해 네트워크 혼잡을 완화하고 응답 속도를 높입니다.
• 운영 비용 절감: 백업 라우터가 기본 라우터의 부하를 분담하여 하드웨어 업그레이드 비용을 줄일 수 있습니다.

주요 적용 분야

• 엔터프라이즈 네트워크: 중요한 비즈니스 애플리케이션을 사용하는 기업 네트워크
• 데이터 센터: 고가용성과 성능이 중요한 데이터 센터 환경
• 인터넷 서비스 제공업체(ISP): 인터넷 연결의 안정성을 제공해야 하는 ISP 네트워크
• 무선 네트워크: 다양한 무선 기기를 지원하는 무선 LAN 환경

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게이트웨이 이중화 프로토콜 작동 방식

• 기본 라우터와 백업 라우터는 서로의 상태를 주기적으로 모니터링합니다.
• 기본 라우터에 장애가 발생하면 백업 라우터가 VIP를 장악하고 네트워크 트래픽을 처리하기 시작합니다.
• 이 과정은 투명하게 수행되므로 네트워크 사용자는 서비스 중단을 인지하지 못합니다.

게이트웨이 이중화 프로토콜 작동 방식 (상세)

상세 동작

1. 상태 메시지 전송:
   • 기본 라우터와 백업 라우터는 주기적으로 자신의 상태를 나타내는 상태 메시지를 서로 전송합니다.
   • 상태 메시지에는 우선순위, 상태, VIP 정보 등이 포함됩니다.
2. 장애 감지:
   • 백업 라우터는 기본 라우터로부터 정상적인 상태 메시지를 받지 못하면 기본 라우터에 장애가 발생했다고 판단합니다.
3. VIP 선점:
   • 백업 라우터는 VIP를 장악하여 네트워크 트래픽을 처리하기 시작합니다.
   • VIP 선점 과정은 ARP 패킷을 사용하여 수행됩니다.
4. MAC 주소 업데이트:
   • 백업 라우터가 VIP를 선점하면 스위치 및 기타 네트워크 장치에 VIP에 대한 새로운 MAC 주소를 알립니다.
5. 수렴:
   • 네트워크 장치가 VIP에 대한 새로운 MAC 주소를 학습하면 네트워크 트래픽이 백업 라우터로 전환됩니다.
   • 이 과정은 일반적으로 수초 이내에 완료됩니다.

장애 복구

• 기본 라우터가 복구되면 다시 선거 프로세스를 수행하여 우선순위가 높은 라우터가 기본 라우터가 되도록 합니다.
• 백업 라우터는 VIP를 해제하고 기본 라우터에 스탠바이 모드로 전환됩니다.

게이트웨이 이중화 프로토콜 선택 및 구현

프로토콜 선택

• 네트워크 환경, 라우터 공급업체, 필요한 기능 등을 고려하여 적절한 프로토콜을 선택해야 합니다.
• 일반적으로 HSRP 또는 VRRP를 사용하는 경우가 많습니다.
• GLBP는 더 많은 기능을 제공하지만, 설정 및 관리가 복잡할 수 있습니다.

구현

• 선택한 프로토콜에 대한 라우터 설정 매뉴얼을 참조하여 게이트웨이 이중화를 구현해야 합니다.
• 일반적인 설정 단계는 다음과 같습니다.
  • 우선순위 설정
  • 가상 IP 주소 설정
  • 인증 설정 (옵션)
  • 타이머 설정 (옵션)

고려 사항

• 게이트웨이 이중화를 구현하기 전에 네트워크 토폴로지, 라우팅 프로토콜, 라우터 성능 등을 고려해야 합니다.
• 또한, 장애 발생 시 네트워크 트래픽 흐름에 대한 영향을 최소화하도록 설계해야 합니다.

 

HSRP  동작 원리

HSRP 개요

HSRP는 시스코 시스템즈에서 개발한 표준 프로토콜로, 하나 이상의 백업 라우터를 사용하여 기본 라우터의 장애 발생 시 자동으로 네트워크 트래픽을 처리하도록 합니다. 이를 통해 네트워크 가용성과 안정성을 높일 수 있습니다.

• HSRP는 Cisco에서 개발한 게이트웨이 이중화 프로토콜입니다.
• 네트워크에서 2개 이상의 게이트웨이 라우터를 사용할 때, 한 라우터에 문제가 생기면 다른 대기 라우터가 자동으로 게이트웨이 역할을 하도록 합니다.
• 이를 통해 네트워크의 가용성과 신뢰성을 높일 수 있습니다.

동작 원리

• HSRP에서는 가상 IP 주소와 가상 MAC 주소를 사용합니다.
• 클라이언트는 이 가상 주소를 기본 게이트웨이로 사용합니다.
• 실제로는 여러 개의 물리적 라우터가 이 가상 주소를 공유하고 있습니다.
• 이 중 하나의 라우터가 Active 상태가 되어 트래픽을 전달하고, 다른 라우터는 Standby 상태로 대기합니다.
• Active 라우터에 장애가 발생하면 Standby 라우터가 자동으로 Active 상태가 되어 서비스를 제공합니다.

HSRP 구성 요소

가상 IP 주소 (VIP)

• HSRP는 단일 가상 IP 주소를 사용하여 기본 라우터와 백업 라우터를 관리합니다.
• VIP는 네트워크에서 라우터로 인식되는 가상의 IP 주소입니다.
• 실제 라우터 인터페이스에 할당된 IP 주소와는 다릅니다.

우선순위

• 기본 라우터와 백업 라우터는 우선순위를 설정해야 합니다.
• 우선순위가 높은 라우터가 기본 라우터가 됩니다.
• 우선순위는 0에서 255까지이며, 기본값은 100입니다.
• 라우터 ID가 동일한 경우 우선순위가 높은 라우터가 기본 라우터가 됩니다.

타이머

• HSRP는 다음과 같은 타이머를 사용합니다.
  • Hello Timer: 기본 라우터와 백업 라우터가 서로 상태 메시지를 전송하는 간격을 설정합니다.
  • Hold Timer: 백업 라우터가 기본 라우터로부터 정상적인 상태 메시지를 받지 못하면 기본 라우터에 장애가 발생했다고 판단하는 시간을 설정합니다.
  • Dead Timer: 백업 라우터가 VIP를 장악하고 네트워크 트래픽을 처리하기 시작하는 데 걸리는 시간을 설정합니다.

작동 방식

• 선출: HSRP 그룹 내의 라우터들은 우선순위 값을 기반으로 활성 및 대기 라우터를 선출합니다. 기본 우선순위는 100이며, 값이 높을수록 우선권이 있습니다.
• 장애 조치: 활성 라우터가 장애가 발생하면 대기 라우터가 활성 라우터 역할을 맡게 됩니다.

HSRP 버전

• HSRP는 버전 1과 버전 2로 구분됩니다.
• 버전 1은 멀티캐스트 주소 224.0.0.2를 사용하고, 그룹 번호 범위는 0-255입니다.
• 버전 2는 멀티캐스트 주소 224.0.0.102를 사용하고, 그룹 번호 범위는 0-4095입니다.

HSRP 장점

• 네트워크 가용성 향상: 장애 발생 시 신속한 장애 복구가 가능합니다.
• 단일 진입점 제공: 클라이언트는 가상 IP/MAC 주소를 사용하므로 라우터 변경 시에도 투명하게 동작합니다.
• 간단한 구현: 라우터 설정만으로 HSRP를 구현할 수 있습니다.

HSRP 설정 예시 (라우터 2대)

라우터 설정

다음은 라우터 2대에 HSRP을 설정하는 예시입니다.

 

라우터 A (기본 라우터)

interface vlan1
  standby 1 priority 100
  standby 1 track interface vlan1 active

라우터 B (백업 라우터)

interface vlan1
  standby 1 priority 50
  standby 1 track interface vlan1 standby

설정 설명

• standby 1 priority 100: 라우터 A는 우선순위 100으로 HSRP 그룹 1에 참여합니다.
• standby 1 track interface vlan1 active: 라우터 A는 VLAN 1 인터페이스가 활성 상태인 경우 기본 라우터 역할을 수행합니다.
• standby 1 priority 50: 라우터 B는 우선순위 50으로 HSRP 그룹 1에 참여합니다.
• standby 1 track interface vlan1 standby: 라우터 B는 VLAN 1 인터페이스가 스탠바이 상태인 경우 백업 라우터 역할을 수행합니다.

추가 설정

• 필요에 따라 가상 MAC 주소, 타이머 등을 추가 설정할 수 있습니다.

HSRP는 네트워크 가용성을 높이는 데 효과적인 프로토콜입니다. 간편한 설정과 작동 방식으로 인해 널리 사용되고 있습니다. 시스코 라우터(또는 스위치) 2대 이상으로 구성된 네트워크에서 네트워크 가용성을 높이고 싶다면 HSRP를 사용하는 것을 추천합니다.

VRRP 동작 원리

VRRP 개요

VRRP는 IETF에서 정의한 표준 프로토콜로, 하나 이상의 백업 라우터를 사용하여 기본 라우터의 장애 발생 시 자동으로 네트워크 트래픽을 처리하도록 합니다. 이를 통해 네트워크 가용성과 안정성을 높일 수 있습니다.

• VRRP는 IBM에서 개발한 게이트웨이 이중화 프로토콜입니다.
• 여러 개의 물리적 라우터가 하나의 가상 IP 주소와 가상 MAC 주소를 공유하여 단일 게이트웨이를 제공합니다.
• 이를 통해 기본 게이트웨이 라우터에 장애가 발생해도 다른 대기 라우터가 자동으로 기본 게이트웨이 역할을 하게 됩니다.

VRRP 작동 방식

기본 원리

• 기본 라우터와 백업 라우터는 서로의 상태를 주기적으로 모니터링합니다.
• 기본 라우터에 장애가 발생하면 백업 라우터가 VIP(Virtual IP Address)를 장악하고 네트워크 트래픽을 처리하기 시작합니다.
• 이 과정은 투명하게 수행되므로 네트워크 사용자는 서비스 중단을 인지하지 못합니다.

상세 동작

1. 선출 프로세스:
   • 기본 라우터와 백업 라우터는 선출 프로세스를 통해 우선순위(Priority)를 결정합니다.
   • 우선순위가 높은 라우터가 기본 라우터가 됩니다.
   • 우선순위가 동일한 경우, 라우터 ID를 사용하여 기본 라우터를 선출합니다.
   • Advertisement 메시지를 사용하여 서로의 우선순위를 알립니다.
2. 상태 메시지 전송:
   • 기본 라우터와 백업 라우터는 주기적으로 자신의 상태를 나타내는 상태 메시지를 서로 전송합니다.
   • 상태 메시지에는 우선순위, 상태, VIP 정보 등이 포함됩니다.
3. 장애 감지:
   • 백업 라우터는 기본 라우터로부터 정상적인 상태 메시지를 받지 못하면 기본 라우터에 장애가 발생했다고 판단합니다.
4. VIP 선점:
   • 백업 라우터는 VIP를 선점하여 네트워크 트래픽을 처리하기 시작합니다.
   • ARP 패킷을 사용하여 VIP에 대한 새로운 MAC 주소를 네트워크 장치에 알립니다.
5. MAC 주소 업데이트:
   • 네트워크 장치가 VIP에 대한 새로운 MAC 주소를 학습하면 네트워크 트래픽이 백업 라우터로 전환됩니다.
   • 이 과정은 일반적으로 수초 이내에 완료됩니다.

장애 복구

• 기본 라우터가 복구되면 다시 선출 프로세스를 수행하여 우선순위가 높은 라우터가 기본 라우터가 되도록 합니다.
• 백업 라우터는 VIP를 해제하고 기본 라우터에 스탠바이 모드로 전환됩니다.

VRRP 구성 요소

가상 IP 주소 (VIP)

• VRRP는 단일 가상 IP 주소를 사용하여 기본 라우터와 백업 라우터를 관리합니다.
• VIP는 네트워크에서 라우터로 인식되는 가상의 IP 주소입니다.
• 실제 라우터 인터페이스에 할당된 IP 주소와는 다릅니다.

우선순위

• 기본 라우터와 백업 라우터는 우선순위를 설정해야 합니다.
• 우선순위가 높은 라우터가 기본 라우터가 됩니다.
• 우선순위는 0에서 255까지이며, 기본값은 100입니다.
• 라우터 ID가 동일한 경우 우선순위가 높은 라우터가 기본 라우터가 됩니다.

Advertisement 인터벌 및 타이머

• VRRP는 다음과 같은 Advertisement 인터벌 및 타이머를 사용합니다.
  • Advertisement 인터벌: 기본 라우터와 백업 라우터가 서로 Advertisement 메시지를 전송하는 간격을 설정합니다.
  • Preempt Delay: 백업 라우터가 기본 라우터로부터 정상적인 Advertisement 메시지를 받지 못하면 기본 라우터에 장애가 발생했다고 판단하고 VIP 장악을 시도하기 전에 기다리는 시간을 설정합니다.
  • Dead Timer: 백업 라우터가 VIP를 장악하고 네트워크 트래픽을 처리하기 시작하는 데 걸리는 시간을 설정합니다.

VRRP 설정 예시 (L3 스위치 2대)

스위치 설정

다음은 L3 스위치 2대에 VRRP를 설정하는 예시입니다.

 

스위치 A (기본 라우터)

interface vlan1
  vrrp 1 priority 100 advertisement-interval 10 dead-timer 10
  vrrp 1 authentication md5 key 0 password cisco
  vrrp 1 track interface vlan1 active

스위치 B (백업 라우터)

interface vlan1
  vrrp 1 priority 50 advertisement-interval 10 dead-timer 10
  vrrp 1 authentication md5 key 0 password cisco
  vrrp 1 track interface vlan1 standby

설정 설명

• vrrp 1 priority 100: 스위치 A는 우선순위 100으로 VRRP 그룹 1에 참여합니다.
• advertisement-interval 10: 스위치 A는 10초마다 Advertisement 메시지를 전송합니다.
• dead-timer 10: 스위치 A는 10초 동안 Advertisement 메시지를 받지 못하면 기본 라우터에 장애가 발생했다고 판단합니다.
• vrrp 1 authentication md5 key 0 password cisco: 스위치 A는 MD5 인증을 사용하여 백업 라우터가 VIP 장악을 시도하는 것을 확인합니다.
• vrrp 1 track interface vlan1 active: 스위치 A는 VLAN 1 인터페이스가 스탠바이 상태인 경우 백업 라우터 역할을 수행합니다.

HSRP vs VRRP