VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol)
1. 개념
VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol)는 네트워크 환경에서 라우터의 고가용성을 제공하는 프로토콜이다. 여러 개의 라우터가 하나의 가상 라우터(Virtual Router)를 구성하여, 마스터 라우터가 장애 발생 시 백업 라우터(Backup Router)가 자동으로 역할을 승계하여 네트워크를 유지하도록 한다.
2. 등장배경 & 목적
(1) 등장배경
- 기존의 기본적인 라우팅 방식에서는 특정 라우터가 고장 나면 네트워크 연결이 단절되는 문제가 발생함.
- 이를 해결하기 위해 HSRP(Hot Standby Router Protocol, Cisco 전용) 등의 고가용성 프로토콜이 사용되었으나, 표준화되지 않아 제조사 간 호환성이 부족함.
- 이에 따라 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 표준화된 VRRP를 개발하여 멀티벤더 환경에서도 적용 가능하도록 함.
(2) 목적
- 라우터 장애 시 자동으로 백업 라우터로 전환하여 네트워크 가용성을 높임.
- 다수의 라우터를 하나의 가상 라우터로 묶어 IP 변경 없이 사용자가 연속적으로 네트워크를 사용할 수 있도록 보장함.
- 기업 및 ISP 환경에서 인터넷 게이트웨이 이중화를 통해 서비스 중단을 최소화함.
3. 역할
- 마스터 라우터(Master Router): 실제 패킷을 전달하는 주 라우터 역할 수행.
- 백업 라우터(Backup Router): 마스터 라우터가 정상 작동하는 동안 대기 상태를 유지하다가, 장애 발생 시 자동으로 마스터 역할을 승계.
- 가상 라우터(Virtual Router): 사용자들이 하나의 고정된 IP 주소를 통해 네트워크를 이용할 수 있도록 제공.
4. 활용 계층 또는 범위
- 네트워크 계층(Layer 3)에서 동작하며, IP 주소 기반의 라우팅 프로토콜과 함께 사용됨.
- 기업 네트워크, ISP(Internet Service Provider) 환경, 데이터센터, 클라우드 인프라에서 주로 활용됨.
- 게이트웨이 이중화, 로드 밸런싱 및 장애 복구(Failover) 목적.
5. 구성요소
- VRRP 그룹(VRRP Group): 하나의 가상 라우터를 구성하는 마스터 및 백업 라우터들의 그룹.
- 가상 라우터 ID(VRID, Virtual Router Identifier): 동일 네트워크 내에서 VRRP 그룹을 식별하는 ID.
- 가상 IP(Virtual IP): 클라이언트가 기본 게이트웨이로 설정하는 IP 주소.
- 우선순위(Priority): 마스터 라우터를 결정하는 기준(0~255, 기본값 100, 255가 가장 높은 우선순위).
- VRRP Advertisement: 마스터 라우터가 주기적으로 백업 라우터에 상태를 알리는 메시지(기본 1초 간격).
6. 시간순 작동 순서
- VRRP 그룹 구성: 마스터와 백업 라우터가 동일한 가상 IP 및 VRRP 그룹을 설정함.
- 우선순위 비교: 가장 높은 우선순위를 가진 라우터가 마스터로 선정됨.
- VRRP Advertisement 전송: 마스터 라우터는 백업 라우터에 자신의 상태를 주기적으로 알림.
- 마스터 장애 발생: 마스터가 다운되면 Advertisement 메시지가 수신되지 않음.
- 백업 라우터 승계: 백업 라우터 중 가장 높은 우선순위를 가진 라우터가 새로운 마스터가 됨.
- 트래픽 전달 유지: 가상 IP를 유지하면서 네트워크 서비스 지속.
7. 종류
- VRRPv2: IPv4 전용, RFC 3768에 정의됨.
- VRRPv3: IPv4 및 IPv6 지원, RFC 5798에 정의됨.
8. 장단점
(1) 장점
- 네트워크 가용성 증가: 장애 발생 시 자동으로 라우터를 전환하여 서비스 연속성 보장.
- IP 주소 변경 불필요: 사용자 단에서 기본 게이트웨이 주소를 변경할 필요 없음.
- 다양한 벤더 지원: IETF 표준 프로토콜로, 멀티벤더 환경에서 사용 가능.
- 빠른 장애 복구: 기본 설정으로 약 3초 이내에 장애 감지 및 전환 수행 가능.
(2) 단점
- 로드 밸런싱 제한: 기본적으로 하나의 마스터 라우터만 트래픽을 처리하므로 부하 분산이 어려움.
- 추가적인 네트워크 오버헤드: VRRP Advertisement 메시지 전송으로 인한 네트워크 부하 발생 가능.
- 보안 취약점: 인증이 없을 경우 공격자가 VRRP 패킷을 조작하여 네트워크를 가로챌 위험이 있음.
9. 전망 & 개선점
- SDN(Software-Defined Networking) 및 클라우드 환경과의 연계 강화: 동적인 라우팅 변경 및 자동화된 장애 대응 기능 추가.
- VRRP+ (Enhanced VRRP) 개발: 부하 분산을 지원하는 확장 기능 연구.
- 보안 강화: VRRP 패킷 인증 및 암호화 적용 필요.
10. 결론 (쉽게 요약)
VRRP는 네트워크의 고가용성을 보장하는 라우터 이중화 프로토콜로, 마스터 라우터의 장애 발생 시 백업 라우터가 자동으로 역할을 승계하여 네트워크를 유지한다. 기업 네트워크 및 ISP 환경에서 게이트웨이 이중화를 위해 많이 사용되며, 빠른 장애 복구와 높은 호환성이 장점이다. 다만, 보안 문제 및 부하 분산 기능의 한계가 있어, 향후 보완이 필요하다.
