KR100775768B1 - VRRP Router and Switchover Method Between VRRP Routers - Google Patents
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Abstract
본 발명은 VRRP 라우터 및 VRRP 라우터간의 상태 천이 방법에 관한 것으로, 제 1 라우터가 밀리 초(milliseconds) 단위의 광고(Advertisement) 간격을 지원하는 VRRP 버전 값이 설정된 버전 필드와 밀리 초 단위의 광고 간격이 설정된 광고 간격 필드를 포함하는 VRRP 광고(Advertisement) 패킷을 생성하여 전송하고, 제2 라우터가 수신한 광고 패킷이 포함하는 광고 간격치에 따라 상기 제1 라우터가 마스터 기능을 상실하였는지 판단하고, 상태 천이를 수행하도록 함으로써, 마스터 라우터의 다운시 신속한 절체를 가능토록 한다.The present invention relates to a state transition method between a VRRP router and a VRRP router, wherein the version field in which the first router supports an advertisement interval in milliseconds and an advertisement interval in milliseconds are set. Generate and transmit a VRRP advertisement packet including the set advertisement interval field, determine whether the first router has lost the master function according to the advertisement interval value included in the advertisement packet received by the second router, and transition state By doing this, it is possible to quickly switch in the down of the master router.
Description
도 1은 본 발명이 적용되는 이중화된 라우터를 포함하는 네트워크의 구조를 나타낸 도면.1 is a diagram showing the structure of a network including a redundant router to which the present invention is applied.
도 2는 본 발명에 따른 VRRP 패킷의 제 1 실시예에 따른 구조를 나타낸 도면. 2 is a diagram illustrating a structure according to a first embodiment of a VRRP packet according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따른 VRRP 패킷의 제 2 실시예에 따른 구조를 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating a structure according to a second embodiment of a VRRP packet according to the present invention;
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
101, 102 : 라우터 103 : 호스트101, 102: router 103: host
104 : 인터넷 210 : 버전 필드104: Internet 210: Version Field
270 : 광고 간격 필드 271 : 니블 1270: Ad interval field 271: Nibble 1
272 : 니블 2272: nibble 2
본 발명은 VRRP 라우터 및 VRRP 라우터간의 상태 천이 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a state transition method between a VRRP router and a VRRP router.
LAN으로 연결된 특정 지역에 위치하는 다수의 호스트들은 외부망과의 통신을 위해 하나의 디폴트 라우터를 선택하고 그 라우터를 통해 패킷을 전송하는 것이 일반적이다. 라우터는 목적지 주소를 가지는 패킷을 수신하여 목적지 주소에 이르는 가장 근거리 경로를 탐색해 데이터 패킷을 전송하게 된다.It is common for multiple hosts located in a specific area connected by LAN to select one default router for communication with the external network and transmit packets through the router. The router receives the packet with the destination address, searches for the shortest path to the destination address, and transmits the data packet.
그런데, 디폴트 라우터에 전원 장애나 재부팅, 스케쥴링 대기 등의 이유들로 인하여 장애가 발생하면 호스트들이 외부와 통신할 수 있는 통로를 잃게 된다. 이러한 문제점에 대한 해결책으로 제시된 것으로 VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol : RFC2338)와 HSRP(Hot Standby Router Protocol : RFC2281) 등이 있다. 이러한 프로토콜을 이용하면 호스트가 고정적으로 설정된 디폴트 라우터를 사용할 때 하나의 마스터 라우터와 하나 이상의 백업 라우터를 가지는 구조를 취하게 된다. 하나 이상의 백업 라우터는 백업 그룹이라 칭해지며, 백업 라우터 중 선택된 하나의 라우터가 호스트를 위해서 사용된다.However, if a failure occurs due to a power failure, reboot, or waiting for scheduling in the default router, the host may lose a path to communicate with the outside. As a solution to this problem, there is a Virtual Router Redundancy Protocol (VRRP2338) and Hot Standby Router Protocol (RFC2281). Using this protocol, when a host uses a statically configured default router, it has a structure with one master router and one or more backup routers. One or more backup routers are called backup groups, and one of the backup routers is used for the host.
VRRP는 가상 라우터에 대한 책임을 LAN 상의 VRRP 라우터 중 어느 하나에 동적으로 할당하는 동적 선택(election) 프로토콜을 규정한다. 모든 프로토콜 메시징은 IP 멀티캐스트 데이터그램을 이용하여 수행되므로, VRRP는 IP 멀티캐스트를 지원하는 네트워크에 범용적으로 적용될 수 있는 프로토콜이다.VRRP defines a dynamic election protocol that dynamically assigns responsibility for virtual routers to any of the VRRP routers on the LAN. Since all protocol messaging is performed using IP multicast datagrams, VRRP is a protocol that can be universally applied to networks that support IP multicast.
VRRP에서, 마스터 라우터는 자신이 동작하고 있음을 백업 라우터들에게 알려 주기 위해서 주기적으로 광고(Advertisement) 메시지를 전송하고, 백업 라우터는 이 메시지를 수신함으로써 마스터 라우터가 동작하고 있음을 인식하게 된다. 만약 마스터 라우터에 장애가 발생하면 마스터 라우터는 더 이상 광고 메시지를 전달하지 못한다. 이후로 백업 라우터는 광고 메시지를 수신하지 못하기 때문에 마스터 라우터에 장애가 발생했음을 감지하게 되고, 백업 라우터는 마스터 라우터의 자격을 얻어서 그 역할을 대신하게 된다. 마스터 라우터와 백업 라우터는 동일한 가상 아이디와 동일한 가상 IP 주소를 사용하며, 각 호스트는 이 가상 IP 주소를 디폴트 게이트웨이의 주소로 설정한다.In VRRP, the master router periodically sends an Advertisement message to inform backup routers that it is operating, and the backup router receives this message to recognize that the master router is working. If the master router fails, the master router can no longer deliver advertising messages. Since the backup router does not receive the advertisement message, the backup router detects a failure of the master router, and the backup router becomes a master router and takes over the role. The master router and backup router use the same virtual ID and the same virtual IP address, and each host sets this virtual IP address as the address of the default gateway.
살펴본 바와 같은 VRRP를 통한 라우터 이중화의 경우, 마스터 라우터의 장애를 백업 라우터가 인지하는 데 소요되는 시간과 관련된, 마스터 라우터가 백업 라우터로 전송하는 광고(Advertisement) 메시지의 간격 단위가 1초이다.As described above, in the case of router duplication through VRRP, the interval unit of the advertisement message transmitted by the master router to the backup router is 1 second related to the time required for the backup router to recognize the failure of the master router.
VRRP를 이용한 라우터 이중화에서는 서비스 중단을 최소화하기 위해 백업으로부터 마스터로의 보다 빠른 전환을 제공하는 것이 핵심이라 할 수 있는데, 기존의 VRRP에서 제공하는 1초 단위의 시간 간격으로는 충분하지 않을 수 있어, 마스터 라우터와 백업 라우터간의 보다 빠른 전환(switchover)을 위한 광고 메시지 간격 조절의 필요성이 제기되었다. In the case of router redundancy using VRRP, it is essential to provide a faster transition from backup to master to minimize service interruption. The 1 second time interval provided by conventional VRRP may not be sufficient. There is a need for ad message spacing for faster switchover between master and backup routers.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해, 마스터 라우터와 백업 라우터간 초 단위의 상태 천이에서 발전하여 보다 신속한 상태 천이가 이루어지도록 하는 VRRP 라우터 및 VRRP 라우터간의 상태 천이 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a state transition method between a VRRP router and a VRRP router to develop a state transition in seconds between the master router and the backup router to achieve a faster state transition.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 VRRP 패킷 구조는, 밀리 초(milliseconds) 단위의 광고(Advertisement) 간격을 지원하는 VRRP 버전 값이 설정된 버전 필드와 밀리 초 단위의 광고 간격이 설정된 광고 간격 필드를 포함한다. The VRRP packet structure according to an aspect of the present invention for achieving the above object, the VRRP version value is set to support the advertisement interval in milliseconds (milliseconds) unit and the advertisement interval in milliseconds is set Ad interval field.
상기 광고 간격 필드에 따라 설정되는 광고 간격은, 기준 단위 100ms에 상기 광고 간격 필드에 설정된 값을 곱하여 산출된다. The advertisement interval set according to the advertisement interval field is calculated by multiplying the value set in the advertisement interval field by a reference unit 100ms.
상기 광고 간격 필드는, 광고 메시지의 간격 단위 설정을 위한 니블 1과 상기 니블 1에 대한 배수 팩터를 그 설정 값으로 가지는 니블 2를 포함한다. The advertisement interval field includes nibble 1 for setting an interval unit of an advertisement message and
상기 광고 간격 필드에 따라 설정되는 광고 간격은, [광고 간격(ms) = 10 * 니블1 * 니블2 ]의 식에 의해 산출된다. The advertisement interval set according to the advertisement interval field is calculated by the formula of [advertisement interval ms = 10 *
본 발명의 다른 측면에 따른 이중화 네트워크는, 밀리 초 단위의 VRRP 광고(Advertisement) 패킷을 생성하여 전송하는 제1 라우터와 상기 제1 라우터로부터 광고 패킷을 수신하고, 수신한 광고 패킷이 포함하는 광고 간격치에 따라 상기 제1 라우터가 마스터 기능을 상실하였는지 판단하고, 상태 천이를 수행하는 제2 라우터를 포함한다. According to another aspect of the present invention, a redundant network includes: a first router for generating and transmitting a millisecond VRRP advertisement packet; an advertisement interval for receiving an advertisement packet from the first router and including the received advertisement packet; The second router determines whether the first router has lost a master function and performs a state transition.
상기 VRRP 광고 패킷은, 밀리 초(milliseconds) 단위의 광고(Advertisement) 간격을 지원하는 VRRP 버전 값이 설정된 버전 필드와 밀리 초 단위의 광고 간격이 설정된 광고 간격 필드를 포함한다. The VRRP advertisement packet includes a version field in which a VRRP version value is supported that supports advertisement intervals in milliseconds, and an advertisement interval field in which advertisement intervals are set in milliseconds.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 VRRP 라우터간의 상태 천이 방법은, 제1 라우터가 밀리 초 단위의 VRRP 광고(Advertisement) 패킷을 생성하여 전송하는 단계와 제2 라우터가 상기 제1 라우터로부터 광고 패킷을 수신하고, 수신한 광고 패킷이 포함하는 광고 간격치에 따라 상기 제1 라우터가 마스터 기능을 상실하였는지 판단하고, 상태 천이를 수행하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a state transition method between VRRP routers, in which a first router generates and transmits a millisecond VRRP advertisement packet, and a second router receives an advertisement packet from the first router. And determining whether the first router has lost the master function according to the advertisement interval value included in the received advertisement packet, and performing a state transition.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 살펴보면서 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명이 적용되는 이중화된 라우터를 포함하는 네트워크의 구조를 도시한다. 1 illustrates a structure of a network including a redundant router to which the present invention is applied.
도 1의 네트워크는 복수의 호스트들(103-1 ∼ 103-n), 라우터 1(101), 라우터 2(102)가 근거리 네트워크(LAN)로 연결되어 있다. 라우터 1(101), 라우터 2(102) 중 하나는 마스터 라우터이고, 다른 하나는 백업 라우터이다. 마스터 라우터와 백업 라우터는 실제로는 서로 다른 별도의 IP 주소와 MAC 주소를 가지지만, 동일한 가상 IP 주소와 MAC(Media Access Control) 주소가 설정된다. 호스트(103)에서는 디폴트 라우터 즉, 게이트웨이의 IP 주소를 상기 가상 IP 주소와 동일하게 설정하여 장애 발생 이전에는 마스터 라우터를 통해 패킷을 전송한다. In the network of FIG. 1, a plurality of hosts 103-1 to 103-n, a
마스터 라우터에 장애가 발생한 경우에는 백업 라우터가 장애 발생을 감지하고 이후로는 마스터 라우터의 역할을 대신하여 호스트들의 디폴트 라우터로서 동작하게 된다. In the event of a failure of the master router, the backup router detects the failure and subsequently acts as the default router for the hosts in the role of the master router.
라우터 이중화 프로토콜에 따르면, 마스터 라우터는 자신이 마스터 라우터임을 백업 라우터에게 주기적으로 광고하도록 되어 있다. 광고 메시지의 목적지 주소는 멀티캐스트 형태로, LAN에 위치하는 네트워크 요소들이 수신할 수 있도록 한다. 초기에 마스터 라우터와 백업 라우터의 구분은 우선순위(priority)에 의하여 결정할 수 있는데 높은 우선순위 값을 가진 라우터가 마스터 라우터가 된다. 우선순위 값은 라우터 설정시에 사용자가 임의로 정하게 되며, 우선순위 값이 다른 라우터들에 비해 높으면 마스터(Master) 상태가 되고 낮으면 백업(Backup) 상태의 라우터가 된다. According to the router duplication protocol, the master router is supposed to periodically advertise to the backup router that it is the master router. The destination address of the advertisement message is in multicast form, allowing network elements located on the LAN to receive it. Initially, the distinction between the master router and the backup router can be determined by priority. The router with the higher priority value becomes the master router. The priority value is set by the user at the time of router setting. If the priority value is higher than other routers, the priority value is set to the master state, and when the priority value is low, the router is in the backup state.
백업 라우터는 마스터 라우터가 송신한 광고 메시지로부터 마스터 라우터가 다운되었는지 판단할 수 있는데, 만일 일정 시간 광고 메시지를 수신하지 못하면 마스터 라우터가 다운된 것으로 간주하고 마스터 라우터의 자격을 얻어서 그 역할을 대신한다. The backup router may determine whether the master router is down from the advertisement message sent by the master router. If the advertisement router does not receive the advertisement message for a certain time, the backup router assumes that the master router is down and acquires the qualification of the master router to take its role.
예를 들어, 라우터 1(101)이 마스터 라우터이고 라우터 2(102)가 백업 라우터라고 하자. 또한, 라우터 1(101)의 실제 IP 주소는 1.1.1.1이고, MAC 주소는 11:11:11:11:11:11, 라우터 2(102)의 실제 IP 주소는 2.2.2.2, MAC 주소는 22:22:22:22:22:22라 하면, 가상 IP 주소는 1.2.3.4, 가상 MAC 주소는 12:12:12:12:12:12와 같이 라우터 1(101) 또는 라우터 2(102)의 실제 IP 주소와 MAC 주소와는 다르게 설정된다. For example, suppose Router 1 101 is the master router and
라우터 1(101)에 장애가 발생하면 라우터 2(102)가 마스터 상태로 천이된다. 라우터 2(102)의 라우팅 수행 중에 원래 마스터였던 라우터 1(101)이 복구되더라도 마스터 상태로 천이된 라우터 2(102)는 마스터 라우터의 역할을 수행한다. 단, 라우터 2(102)의 마스터 역할 수행 도중 장애가 발생하면, 다시 라우터 1(101)이 마스터 상태로 천이되어 마스터 라우터로서의 역할을 수행하게 된다. If
VRRP에서는 네트워크 트래픽 발생을 최소화하기 위해, 마스터 라우터만 주기적 VRRP 광고(Advertisement) 메시지를 백업 라우터로 전송한다. 본 발명에 따르면, 마스터 라우터는 밀리 초 단위의 VRRP 광고(Advertisement) 패킷을 생성하여 전송하고, 백업 라우터는 마스터 라우터로부터 광고 패킷을 수신하고, 수신한 광고 패킷이 포함하는 광고 간격치에 따라 상기 제1 라우터가 마스터 기능을 상실하였는지 판단하고, 상태 천이를 수행한다. In VRRP, only the master router sends periodic VRRP advertisement messages to the backup router to minimize network traffic. According to the present invention, the master router generates and transmits a VRRP advertisement packet in milliseconds, and the backup router receives the advertisement packet from the master router and according to the advertisement interval value included in the received advertisement packet. 1 Determine whether the router has lost the master function and perform state transition.
라우터 이중화와 관련하여 VRRP 라우터에서 사용되는 파라미터들을 살펴보자면, 광고 간격(Advertisement_Interval), 스큐 타임(Skew_Time), 마스터_다운_간격(Master_Down_Interval) 등이 있다. 광고 간격은 광고 메시지간의 시간 간격을 의미한다. 마스터_다운_간격은 백업 라우터가 마스터 라우터가 다운되었음을 선언하는 시간 간격을 의미하며, 그 값은 [(3*광고 간격) + 스큐 타임]으로 정의되어 있다. 여기서, 스큐 타임은 [ (256 - Priority) / 256 ]으로 정의된다. The parameters used in the VRRP router regarding router duplication include Advertisement_Interval, Skew_Time and Master_Down_Interval. Ad interval means the time interval between advertisement messages. Master_Down_Interval means the time interval that the backup router declares that the master router is down. The value is defined as [(3 * ad interval) + skew time]. Here, the skew time is defined as [(256-Priority) / 256].
도 2는 본 발명에 따른 VRRP 패킷의 제 1 실시예에 따른 구조를 나타낸다. 2 shows a structure according to a first embodiment of a VRRP packet according to the present invention.
버전(version) 필드(210)는 해당 패킷의 VRRP 프로토콜 버전을 나타낸다. 본 발명에 따른 버전은 "15"로 정의되는데, 광고 간격이 밀리 초(milliseconds)로 정의된 경우에 있어 설정되는 버전이다. 밀리 초 광고 간격에 대한 구체적인 구현은 아래에 설명할 광고 간격 필드(270)와 함께 상술하기로 한다. The
타입(type) 필드(220)는 VRRP 패킷의 타입을 나타낸다. 일반적으로 VRRP 패킷 타입은 하나뿐이며, VRRP 패킷 타입 1은 광고(Advertisement) 메시지이다. 가상 라우터 Id(Virtual Rtr Id) 필드(230)는 해당 VRRP 패킷의 상태 보고의 대상이 되는 라우터의 ID를 나타낸다. The
우선순위(priority) 필드(240)는 가상 라우터로 선정되기 위한 우선순위를 나타내는데, 그 값이 높을수록 우선순위가 높다. 가상 라우터, 즉 마스터인 경우 우선순위 값은 255로 설정되고, 백업 라우터는 0부터 254 사이의 우선순위 값을 가진다. 우선순위 값이 0인 경우는 특별한 의미를 가지는데, 현재의 마스터의 동작이 중단되었으므로, 백업 라우터가 동작을 개시해야 함을 의미한다.The
IP 주소 개수(Count IP Addrs) 필드(260)는 해당 VRRP 패킷이 포함하는 IP 주소의 개수를 나타낸다. 인증 타입(Authentication Type) 필드(260)는 이용되는 인증 방법을 나타내는 필드로, 8 비트가 할당되어 있다. The Count
광고 간격(Advertisement Interval) 필드(270)는 광고 메시지간의 시간 간격을 의미하는 광고 간격 필드이다. 일반적인 VRRP 패킷에서의 광고 간격 필드의 디폴트 값은 1초이다. 하지만, 본 발명에 따른 광고 간격의 최소 단위는 100 msec이다. 따라서, 광고 간격 필드(270)가 1로 세팅된 경우, 광고 간격은 100ms가 된다. The
광고 간격의 변경에 따라 마스터_다운_간격도 변경되는데, 마스터_다운_간격의 값이 [ 3 * 광고 간격) + 스큐 타임 ]으로 정의됨은 앞서 살펴본 바이다. As the ad interval changes, the master_down_interval also changes. The value of the master_down_interval is defined as [3 * ad interval) + skew time as described above.
한편, 체크섬(Checksum) 필드(280)는 해당 VRRP 메시지의 데이터 훼손을 감지하기 위한 필드이다. IP 어드레스 필드(290)는 가상 라우터와 연동된 적어도 하나의 IP 주소들을 포함하겨, 인증 데이터(261)는 인증 스트링을 포함한다. The
정리하자면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 VRRP 패킷은 통상적인 VRRP 패킷과 비교하였을 때 버전 필드와 광고 간격 필드의 값이 다른 구조를 가진다.In summary, the VRRP packet according to the first embodiment of the present invention has a structure in which the version field and the advertisement interval field have different values as compared with the conventional VRRP packet.
도 3은 본 발명에 따른 VRRP 패킷의 제 2 실시예에 따른 구조를 나타낸다. 3 shows a structure according to a second embodiment of a VRRP packet according to the present invention.
도 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 VRRP 패킷의 제 2 실시예는 제 1 실시예와 비교하여 광고 간격 필드(271, 272)에 큰 변화가 있음을 알 수 있다. As shown in FIG. 3, it can be seen that the second embodiment of the VRRP packet according to the present invention has a large change in the advertisement interval fields 271 and 272 as compared with the first embodiment.
버전 필드(210)는 제 1 실시예와 마찬가지로 15의 값을 가지며, 이는 밀리 초 단위의 광고 간격을 구현하고자 함을 의미한다. The
광고 간격 필드는 간격 단위 설정을 위한 필드(271)와 곱 팩터(multiplication factor)를 위한 필드(272)로 구분된다. 전체 광고 간격 필드는 1 바이트(8 비트)로, 두 개의 니블(nibble, 4 비트)로 나뉘어진다. 니블 1은 광고 메시지의 간격 단위 설정을 위한 필드로, 최소 단위를 10ms로 잡는다면 니블 1에 2의 값이 설정된 경우, 간격 단위는 20ms가 된다. 또한 니블 1은 0의 값을 가질 수 없다. The advertisement interval field is divided into a
한편, 니블 2는 곱 팩터를 나타내므로, 최소 간격이 10ms로 설정되어 있을 경우, 광고 간격은 아래의 수학식 1과 같이 계산된다. On the other hand, since
본 발명에 따른 실시예 2에서도 실시예 1에서와 같이, 광고 간격의 변경에 따라 마스터_다운_간격도 변경된다. 즉, 광고 간격이 감소함에 따라 마스터_다운_간격{(3*광고 간격)+스큐 타임}도 감소하여 마스터 라우터와 백업 라우터간 보다 신속한 상태 천이(switchover)가 이루어지게 된다. In the second embodiment according to the present invention, as in the first embodiment, the master_down_interval is also changed according to the change of the advertisement interval. That is, as the advertisement interval decreases, the master_down_interval {(3 * advertisement interval) + skew time} also decreases, resulting in a faster state switchover between the master router and the backup router.
본 발명은, VRRP를 통한 라우터 이중화 시스템에서 밀리 초(millisec) 단위의 스위치오버를 실현함으로써, 마스터 라우터의 다운시 신속한 절체를 가능토록 하여 진정한 의미의 라우터 이중화를 구현할 수 있다. The present invention, by realizing the switchover of the millisecond unit in the router duplication system through the VRRP, it is possible to implement a router duplication in the true sense by enabling a quick switchover when the master router down.
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