GLBP协议原理及应用
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基金项目：河北省社会科学基金年度项目“基于物联网环境的图书馆数据管理技术研究”（项目编号：HB14TQ005）。 作者简介：刘海涛（1978-），男，河北邢台人，本科，讲师。研究方向：计算机网络。
— １６６ —
2017 年第 1 期
信息与电脑 China Computer&Communication
网络与通信技术
信息与电脑 China Computer&Communication
2017 年第 1 期
GLBP 协议原理及应用
刘海涛
（邢台学院，河北 邢台 054001）
摘 要： 随着网络信息化水平的不断提高，网络已越来越多地融入到人们的生活当中，人们在使用网络的同时，也 对网络的稳定性和高可用性提出了更高的要求。通过使用高级 Cisco 设备与核心层、汇聚层、接入层三层网络结构设计， 可以使得整个网络稳定运行，保证了网络的稳定性、流畅性，从而提高了网络的工作效率。而在网络协议方面采用了 GLBP 协议（网关负载分担协议），不仅可以解决设备资源不能充分利用的问题，同时可以解决网络的高可用性问题。笔 者详细介绍了 GLBP 技术的原理以及实际应用，讨论了 GLBP 的应用模式，并且给出了实际部署的基本拓扑图。 关键词：GLBP 协议；负载分担；高可用性；冗余性 中图分类号：TP393.04 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2017）01-166-03
网络与通信技术
类推。当被分配了虚拟 MAC 地址后，它就会参与数据包的 转发，但是每个成员只负责转发分给自己的虚拟 MAC 地址 相关的数据包 。 （4）GLBP 通 信（Communication）。GLBP 成 员 之 间 通 过 UDP3222 端 口 每 3 秒 钟 向 组 播 地 址 224.0.0.102 发 送 Hello 数据包来进行通信。 1.2 特性分析 GLBP 协议具有下列特性。 （1）负载分担。通过配置 GLBP，可以使多台路由器共同 承载网络中的流量，从而在网络中实现比较公平的负载分担。 （2）多虚拟路由器。GLBP 在一台路由器的每个接口上 最多支持 1 024 个虚拟路由器（GLBP 组）。 （3）抢占。GLBP 允许当具有更高优先级的备用虚拟网 关变得可用后，通过抢占机制成为活跃虚拟网关。转发者抢 占行为与此相似，只不过抢占使用的是加权（Weighting）而 不是优先级，抢占行为默认启用。 （4）有效的资源利用。每台存在于 GLBP 组中的路由 器都可以充当备用角色，并且不需要部署一台备用路由器， 因此，组中所有可用的路由器都可以承载网络流量。 GLBP 通过同时使用冗余的上行链路，提供了上行链路 的负载分担。GLBP 有效使用了链路资源，从而能够保证网 络高峰期的流量负载转发。运行 GLBP 的路由器或三层交换 机可提供多条上行路径，可以提高数据的转发速率 [3]。 1.3 运作方式 GLBP 能够进行自动选择，并且同时使用组中的所有可 用网关。每一个 GLBP 组都会从成员中选举出一个网关来担 任该组的活跃虚拟网关，其他组成员则提供备份功能。活跃 虚拟网关会为 GLBP 组中每个成员分配一个虚拟 MAC 地址。 每台路由器都会作为 AVF 来为发送到虚拟 MAC 地址的数据 帧提供转发。 当客户端发送 ARP 请求来获得默认网关地址时， AVG 会在 ARP 响应中发送这些虚拟 MAC 地址。 GLBP 支持多台默认路由器同时为相同的默认网关地址 提供负载分担，根据这种方式，GLBP 支持下面 3 种负载分 担模式：。 （1）加权负载分担算法。不同的路由器的负载量取决 于通告给该路由器的加权值。 （2）主机相关负载分担算法。只要虚拟 MAC 地址还在 组中参与流量转发，就确保使用该虚拟 MAC 地址的主机继 续使用该 MAC 进行通信。 （3）循环负载分担算法。客户端发送 ARP 请求来解析 MAC 地址时，每个客户端接收到的 ARP 响应中包含的 MAC 地址是循环算法中下一个可用路由器的 MAC 地址。路由器 的 MAC 地址会被顺序放入地址解析响应中，来作为网关 IP 地址对应的 MAC 地址返回给不同的客户端。 GLBP 自动管理虚拟 MAC 地址的分配，并决定由哪台
Principle and Application of GLBP Protocol
Liu Haitao
Abstract: With the constant improvement of the network information level, the application of network has more and more come (Xingtai University,Xingtai Hebei 054001, China)
１ ＧＬＢＰ 协议原理概述
1.1 GLBP 协议功能分析 GLBP 协议功能如下。 （1）GLBP AVG（ 活 跃 虚 拟 网 关，Active Virtual Gateway）。在 GLBP 中可以有多个组，每个 GLBP 组中的 成员会选举出一个网关（即 AVG）。组中的其他成员作为活 跃虚拟网关的备用网关，以防活跃虚拟网关发生故障。活跃 虚拟网关会为组中的每个成员分配一个虚拟 MAC 地址 。 （2）GLBP AVF（ 活 跃 虚 拟 转 发 者，Active Virtual Forwarder）。活跃虚拟网关会为网关分配虚拟 MAC 地址， 每个网关都有责任转发发到这个虚拟 MAC 地址的数据。这
into people's life. People put forward higher requirements of the stability and high availability of network when use the Internet at the same time. Through the use of advanced Cisco equipment and three layers network structure design of core layer, convergence layer and access layer, it can make the whole network stable operation and guarantee the network stability and fluency, so as to the equipment can not make full use of resources, but also can solve the problem of high availability of network at the same time. The basic topology of actual deployment. Key words: GLBP; load sharing, high availability; redundancy 些网关是虚拟 MAC 地址的 AVF。 （3）GLBP 自动管理虚拟 MAC 地址的分配。如果网络 中某台路由器被选举成为活跃虚拟网关（AVG）后，AVG 开 始 按 照 顺 序 给 AVF 分 配 虚 拟 MAC 地 址。AVF 分 为 两 类： PVF（Primary Virtual Forwarder）和 SVF（Secondary Virtual Forwarder）。PVF 直 接 由 AVG 分 配 虚 拟 MAC 地 址；SVF 不知道 AVG 真实 IP 地址和组中的成员，只能通过 Hello 包 来 识 别 其 身 份， 然 后 被 分 配 虚 拟 MAC 地 址。PVF 的 虚 拟 MAC 地址由一段固定的 MAC 前缀 + 组号组成。GLBP 协议 中最多有 4 台路由器作为 IP 默认网关，网关虚拟 MAC 地址 依 次 为 PVF 的 地 址 号 加 1。 譬 如 PVF 的 虚 拟 MAC 地 址 为 0007.b400.0a01， 则 第 一 个 SVF 就 是 0007.b400.0a02， 依 此 improve the efficiency of the network. And adopting the GLBP (Gateway Load Balancing Protocol) can not only solve the problem that author introduces in detail the GLBP technology principle and actual application, discusses the GLBP application mode and gives the
基金项目：河北省社会科学基金年度项目“基于物联网环境的图书馆数据管理技术研究”（项目编号：HB14TQ005）。 作者简介：刘海涛（1978-），男，河北邢台人，本科，讲师。研究方向：计算机网络。
— １６６ —
2017 年第 1 期
信息与电脑 China Computer&Communication
网络与通信技术
信息与电脑 China Computer&Communication
2017 年第 1 期
GLBP 协议原理及应用
刘海涛
（邢台学院，河北 邢台 054001）
摘 要： 随着网络信息化水平的不断提高，网络已越来越多地融入到人们的生活当中，人们在使用网络的同时，也 对网络的稳定性和高可用性提出了更高的要求。通过使用高级 Cisco 设备与核心层、汇聚层、接入层三层网络结构设计， 可以使得整个网络稳定运行，保证了网络的稳定性、流畅性，从而提高了网络的工作效率。而在网络协议方面采用了 GLBP 协议（网关负载分担协议），不仅可以解决设备资源不能充分利用的问题，同时可以解决网络的高可用性问题。笔 者详细介绍了 GLBP 技术的原理以及实际应用，讨论了 GLBP 的应用模式，并且给出了实际部署的基本拓扑图。 关键词：GLBP 协议；负载分担；高可用性；冗余性 中图分类号：TP393.04 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2017）01-166-03
网络与通信技术
类推。当被分配了虚拟 MAC 地址后，它就会参与数据包的 转发，但是每个成员只负责转发分给自己的虚拟 MAC 地址 相关的数据包 。 （4）GLBP 通 信（Communication）。GLBP 成 员 之 间 通 过 UDP3222 端 口 每 3 秒 钟 向 组 播 地 址 224.0.0.102 发 送 Hello 数据包来进行通信。 1.2 特性分析 GLBP 协议具有下列特性。 （1）负载分担。通过配置 GLBP，可以使多台路由器共同 承载网络中的流量，从而在网络中实现比较公平的负载分担。 （2）多虚拟路由器。GLBP 在一台路由器的每个接口上 最多支持 1 024 个虚拟路由器（GLBP 组）。 （3）抢占。GLBP 允许当具有更高优先级的备用虚拟网 关变得可用后，通过抢占机制成为活跃虚拟网关。转发者抢 占行为与此相似，只不过抢占使用的是加权（Weighting）而 不是优先级，抢占行为默认启用。 （4）有效的资源利用。每台存在于 GLBP 组中的路由 器都可以充当备用角色，并且不需要部署一台备用路由器， 因此，组中所有可用的路由器都可以承载网络流量。 GLBP 通过同时使用冗余的上行链路，提供了上行链路 的负载分担。GLBP 有效使用了链路资源，从而能够保证网 络高峰期的流量负载转发。运行 GLBP 的路由器或三层交换 机可提供多条上行路径，可以提高数据的转发速率 [3]。 1.3 运作方式 GLBP 能够进行自动选择，并且同时使用组中的所有可 用网关。每一个 GLBP 组都会从成员中选举出一个网关来担 任该组的活跃虚拟网关，其他组成员则提供备份功能。活跃 虚拟网关会为 GLBP 组中每个成员分配一个虚拟 MAC 地址。 每台路由器都会作为 AVF 来为发送到虚拟 MAC 地址的数据 帧提供转发。 当客户端发送 ARP 请求来获得默认网关地址时， AVG 会在 ARP 响应中发送这些虚拟 MAC 地址。 GLBP 支持多台默认路由器同时为相同的默认网关地址 提供负载分担，根据这种方式，GLBP 支持下面 3 种负载分 担模式：。 （1）加权负载分担算法。不同的路由器的负载量取决 于通告给该路由器的加权值。 （2）主机相关负载分担算法。只要虚拟 MAC 地址还在 组中参与流量转发，就确保使用该虚拟 MAC 地址的主机继 续使用该 MAC 进行通信。 （3）循环负载分担算法。客户端发送 ARP 请求来解析 MAC 地址时，每个客户端接收到的 ARP 响应中包含的 MAC 地址是循环算法中下一个可用路由器的 MAC 地址。路由器 的 MAC 地址会被顺序放入地址解析响应中，来作为网关 IP 地址对应的 MAC 地址返回给不同的客户端。 GLBP 自动管理虚拟 MAC 地址的分配，并决定由哪台
Principle and Application of GLBP Protocol
Liu Haitao
Abstract: With the constant improvement of the network information level, the application of network has more and more come (Xingtai University,Xingtai Hebei 054001, China)
１ ＧＬＢＰ 协议原理概述
1.1 GLBP 协议功能分析 GLBP 协议功能如下。 （1）GLBP AVG（ 活 跃 虚 拟 网 关，Active Virtual Gateway）。在 GLBP 中可以有多个组，每个 GLBP 组中的 成员会选举出一个网关（即 AVG）。组中的其他成员作为活 跃虚拟网关的备用网关，以防活跃虚拟网关发生故障。活跃 虚拟网关会为组中的每个成员分配一个虚拟 MAC 地址 。 （2）GLBP AVF（ 活 跃 虚 拟 转 发 者，Active Virtual Forwarder）。活跃虚拟网关会为网关分配虚拟 MAC 地址， 每个网关都有责任转发发到这个虚拟 MAC 地址的数据。这
into people's life. People put forward higher requirements of the stability and high availability of network when use the Internet at the same time. Through the use of advanced Cisco equipment and three layers network structure design of core layer, convergence layer and access layer, it can make the whole network stable operation and guarantee the network stability and fluency, so as to the equipment can not make full use of resources, but also can solve the problem of high availability of network at the same time. The basic topology of actual deployment. Key words: GLBP; load sharing, high availability; redundancy 些网关是虚拟 MAC 地址的 AVF。 （3）GLBP 自动管理虚拟 MAC 地址的分配。如果网络 中某台路由器被选举成为活跃虚拟网关（AVG）后，AVG 开 始 按 照 顺 序 给 AVF 分 配 虚 拟 MAC 地 址。AVF 分 为 两 类： PVF（Primary Virtual Forwarder）和 SVF（Secondary Virtual Forwarder）。PVF 直 接 由 AVG 分 配 虚 拟 MAC 地 址；SVF 不知道 AVG 真实 IP 地址和组中的成员，只能通过 Hello 包 来 识 别 其 身 份， 然 后 被 分 配 虚 拟 MAC 地 址。PVF 的 虚 拟 MAC 地址由一段固定的 MAC 前缀 + 组号组成。GLBP 协议 中最多有 4 台路由器作为 IP 默认网关，网关虚拟 MAC 地址 依 次 为 PVF 的 地 址 号 加 1。 譬 如 PVF 的 虚 拟 MAC 地 址 为 0007.b400.0a01， 则 第 一 个 SVF 就 是 0007.b400.0a02， 依 此 improve the efficiency of the network. And adopting the GLBP (Gateway Load Balancing Protocol) can not only solve the problem that author introduces in detail the GLBP technology principle and actual application, discusses the GLBP application mode and gives the