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来源：http://yfydz.cublog.cn
参考资料: RFC2281
1. 前言
HSRP(Hot Standby Router Protocol)是CISCO公司制定的专有路由器备份协议，支持多台路由器形成热备而消除单台设
备失效造成的网络中断。HSRP并不是IETF的相关工作组制定的，只是因为CISCO设备应用广泛，所以由其提交的协议就
采纳为RFC，使其他厂商也可以实现，但Cisco申请了专利，要得到Cisco的授权(巨FT)。
2. 协议说明
HSRP协议基本是用在终端主机的第一跳路由器上，而不是骨干网络中运行动态路由协议的路由器上。HSRP可以在多台路
由器上运行，但有且只有一台路由器是活动(active)、真正进行网络数据转发的，其他都是备份，但会根据设备优先级
选出一台作为第一热备机(standby)，主机失效后由其替代，其他备份机再重新选standby。
HSRP是按网络接口配置的，即配置HSRP协议具体运行在哪个接口卡上。
HSRP协议数据只周期性在active机和standby机之间通信，其他机就只接收数据不发送数据。
HSRP协议可以同时运行多个组，每个组代表应该虚拟路由器，而一台路由器可以同时加入多个HSRP组。每个组只有一个
虚拟IP和一个虚拟MAC地址。
运行HSRP必须要配置的参数为：
备份组号： Standby group number
虚拟MAC地址： Virtual MAC address
优先级： Priority
认证数据(口令)：Authentication Data
Hello间隔时间： Hellotime
失效时间： Holdtime
组内至少有一台设备必须配置而其他设备可能配置的参数为：
虚拟IP地址： Virtual IP Address
任何设备可选配置：
抢占能力： Preemption capability
HSRP协议状态说明
1. 初始化: Initial
这是个起始状态表示HSRP还没运行下，通过改变路由器配置或网卡第一次启动时会进入这个状态。
2. 学习：Learn
这时路由器还没确定虚拟IP地址，也没收到认证过的活动路由器的Hello信息，这个状态下路由器
仍在等待来自活动路由器的信息。
3. 监听：Listen
路由器已经知道虚拟IP地址，但本身既不是活动路由器也不是热备路由器，本机接收来自其他路由
器的hello信息。
4. 说话：Speak
路由器周期性的发送发送hello信息，并主动参加活动路由器和热备路由器的选举。如果路由器已
经拥有虚拟IP地址的话就不进入此状态。
5. 热备：Standby
路由器是下一个活动路由器的候选，并周期地发送hello信息，除了及其短暂的时间内，一个组里
最多只能有一个热备路由器。
6. 活动：Active
路由器当前要进行目的MAC是HSRP组的虚拟MAC地址的网络数据的转发，并周期性的发送Hello信息。
除了及其短暂的时间内，一个组里 最多只能有一个活动路由器。
以下是HSRP协议事件有限状态机的事件说明：
a - HSRP协议被配置到一个网卡使能
b - HSRP在一个网卡上禁用，或者网卡停用
c - 活动定时器超时，在失效时间内没收到hello信息
d - 热备定时器超时，在热备失效时间内没收到hello信息
e - Hello定时器超时，定时发送hello信息
f - 在说话状态下接收到有更高优先权的路由器的hello信息
g - 接收到来自活动路由器的更高优先权的hello信息
h - 接收到来自活动路由器的更低优先权的hello信息
i - 接收到活动路由器的退出消息
j - 接收到更高优先权的路由器的Coup消息
k - 接收到从热备路由器发来的更高优先权的hello消息
HSRP协议动作说明：
A 启动活动定时器：Start Active Timer
如果接收到认证过的活动路由器的hello信息时该事件触发，此定时器的超时设置为
hello信息中的失效时间(hold time)；没收到的话超时设为路由器自身配置的失效
时间，活动定时器启动。
B 启动热备定时器：Start Standby Timer
如果接收到认证过的热备路由器的hello信息时该事件触发，此定时器的超时设置为
hello信息中的失效时间(hold time)；没收到的话超时设为路由器自身配置的失效
时间，热备定时器启动。
C 停止活动定时器：Stop Active Timer
活动定时器停止。
D 停止活动定时器：Stop Standby Timer
热备定时器停止。
E 学习参数：Learn Parameters
当接收到经过认证的活动路由器的消息时进行动作，如果该路由器没有手动配置
虚拟IP地址，则虚拟IP地址可以从这些消息中学习到，路由器也可以从信息中学
习到hello间隔时间和失效时间。
F 发送hello消息：Send Hello Message
路由器发送hello消息，描述自身状态，hello间隔时间和失效时间。
G 发送Coup消息：Send Coup Message
路由器发送Coup消息来通知活动路由器现在有优先权更高的路由器存在。
H 发送退出消息：Send Resign Message
路由器发送退出消息允许其他路由器成为活动路由器。
I 发送假ARP消息：Send Gratuitous ARP Message
路由器发送对应HSRP组的虚拟IP和虚拟MAC的ARP广播信息，这些消息中的源MAC地址
为虚拟MAC地址。
HSRP协议状态转换表(RFC里没画状态状态图，就给了这个表，看起来费劲一些，凑合看吧)
States
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| | Initial | Learn | Listen | Speak | Standby | Active |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
|Event| |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| a | AB/2|3+ | | | | | |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| b | | CD/1 | CD/1 | CD/1 | CD/1 | CDH/1 |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| c | | | AB/4 | | CDFI/6 | |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| d | | | B/4 | D/5 | | |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| e | | | | F | F | F |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| f | | | | B/3 | B/3 | |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| g | | EAB/3 | EA | EA | EA | AB/4 |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| h | | EAB/3 | A|BGFI/6*| A|BGFI/6*| A|BGFI/6*| G |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| i | | | AB/4 | A | CFI/6 | |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| j | | | | | | ABH/4 |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| k | | | B | B/3 | B/3 | B |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
| l | | | B/4 | D/5 | | B |
+-----+----------+----------+----------+----------+----------+----------+
3. 协议定义
3.1 包头头参数
HSRP包的源地址是本机地址，目的地址为224.0.0.2，为一多播地址，IP包的TTL值为1，因此数据不能跨网段；使用UDP
协议，目的端口为1985(纪念CISCO公司的成立年份？)。
3.2 HSRP协议数据格式
1 2 3
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Version | Op Code | State | Hellotime |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Holdtime | Priority | Group | Reserved |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Authentication Data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Authentication Data |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
| Virtual IP Address |
+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
其中：
Version: HSRP版本号，1字节，RFC2281中定义为0；
Op Code: 操作码，1字节，描述该HSRP信息的类型，可能的取值为：
0 - Hello，正常通告信息
1 - Coup，路由器希望成为活动路由器时发送
2 - Resign，路由器不再作为活动路由器时发送
State: 状态，1字节，用于描述路由器的状态，可能取值为：
0 - Initial
1 - Learn
2 - Listen
4 - Speak
8 - Standby
16 - Active
Hellotime: Hello信息的间隔时间，1字节，只在Hello包中有效，时间数值单位为秒，
通常是系统配置的，如果没有配置，则可从活动路由器的的经过认证的Hello信息中获取。
如果没从hello消息中学习到，缺省为3秒。
Holdtime: 失效时间，1字节，数值以秒为单位。只在Hello包中有效，时间数值单位为秒，
失效时间最少是hello时间的3倍，通常是手动配置的，如果没有配置，则可从活动路
由器的的经过认证的Hello信息中获取。发送hello信息的路由器必须设置失效时间。
路由器已经处于活动状态时不准再从hello信息中学习新的失效时间。
如果没从hello消息中学习到，缺省为10秒。
Priority: 优先权值，1字节，用来选举活动和热备路由器，数值大者优先级高，相同时IP地
址大者优先级高
Group: 组号，1字节，标志热备组，对于Token Ring，有效值为0～2，其他类型网络0～255都有效；
Authentication Data: 认证数据，8字节，明文的8字节口令值，缺省是：
0x63 0x69 0x73 0x63 0x6F 0x00 0x00 0x00.
Virtual IP Address: 虚拟IP地址，4字节，本组内使用的虚拟IP地址，如果该地址没有
配置到路由器上，则是通过经过了认证的Hello信息得到。
4. 结论
HSRP是比较早的路由器热备协议，对后来的热备协议有较大影响，VRRP和HSRP就很类似，不过这些协议最大的问题就是内部安全，如果攻击者在内部发送虚假协议信息的话是容易得手的，而从外部则比较难攻击。