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PIX--failover
更新：HHH   时间：2023-1-7

Failover

 

概述

 

Failover与我们前面学习的HSRP很像，都可以说是提供故障恢复的功能。

 

1.Active与Standby

  • 设备的健康状况是通过LAN-FO接口来监控的（类似于心跳线，也是通过一条线来连接两个PIX，实现状态监控、复制配置、状态转移）；

  • 两个设备一个被配置为Primary设备，另一个作为Secondary设备（Primary和Secondary是一个物理概念）；

  • 一个设备被选为Active（转发流量），另一个被选为Standby（等待、备份）。两个状态为逻辑概念；

 

如何成为Active？

当一台防火墙启动的时候，就开始了一个选举的进程（以下都是基于两台设备为健康状态）

  • 如果检测多一个正在协商的设备处于FO的另一端，此时Primary设备成为Active状态并转发数据，Secondary设备成为Standby状态，成为备份设备；

  • 如果检测到一个Active设备，自己转换为Standby状态；

  • 如果在FO的另一端没有检测到设备，自己成为Active状态；

  • 如果成为Active后，检测到FO另一端有Active设备，两台设备重新协商。

 

注：Primary、Secondary与Active、Standby的区分？

  • Primary、Secondary是物理概念，指的是物理设备本身在Failover中所处的角色；

  • Active、Standby是逻辑概念，指的是设备的状态，是否处于转发数据的状态；

  • Active状态不一定指的是Primary设备，也可以是Secondary设备，Standby状态同理。

 

 

2.如何切换

 

正常切换

Active设备出现故障时，处于Standby的设备（如果是健康的）将成为Active转发数据。

 

切换发生时

  • Standby设备在所有接口上继承原来Active设备的属性（IP和MAC）；

  • 但是，FO一台口上的地址保持不变。

 

 

3.管理

 

  • 只需在Active设备上进行配置即可；active设备上的配置都会自动被复制到Standby设备上；

  • 通过Standby设备的standby IP可以对此设备进行基本的监控和管理

 

4.部署Failover设备的必要条件

 

硬件需求

  • 相同硬件型号；

  • 相同数量和类型的接口；

  • 相同类型的SSM模块；

  • 相同内存。

 

软件需求

  • 相同操作模式；

  • 相同主板和子版本。

 

授权需求

  • 不必一样的授权，只需FO授权即可。

 

5.部署方式

 

注：是针对FO接口来说的

 

无状态化FO

  • 仅仅只是普通的硬件冗余而已；

  • 当故障切换发生时，所有已经建立的连接中断，必须重新连接。

 

 

状态化FO

  • 提供更加强大的冗余---状态会话表项的冗余；

  • 故障切换时，连接依旧保持；用户不必重新连接；

  • 两个设备之间需要提供一个状态换链路（LAN-FO之外的其他链路）

 

 

6.接口类型

 

  • LAN-FO接口：确定每一个设备的运行状态并复制和同步配置；

  • LAN-FO接口（状态化接口）：传递状态信息到Standby设备，可以是一个独立接口，也可以和其他接口共享，包括FO接口，但是不推荐，一般为独立接口。

 

 

7.健康监控

 

单元（即设备）健康监控

  • 通过监控FO链路来确认其他单元的健康状况；

  • 设备通过FO接口来交换Hello消息；

  • 当收不到来自与Active设备的响应时，切换发生。

 

接口健康监控

  • 每个网络接口都可以被监控；

  • 设备通过控制接×××换Hello消息

  • 当Active设备上一个被指定为监控的接口出现故障时，切换发生。

 

 

8.部署方针

 

部署FO接口时，考虑如下的部署方针

  • 可以使用密钥来保护FO通讯

  • 如果状态化链路和FO链路共享接口，需要使用一个可用的高速率接口，最好不要让 状态化链路和普通数据接口共享一个物理接口；

  • 调整FO的各项参数来实现快速切换

  • 在Active和standby设备上手动置顶MAC地址，来阻止一些可能阻断网络流量的偶然事件

  • 在所有连接防火墙设备的交换机接口上，考虑配置快速端口（PortFast）。

 

注：如果FO接口坏掉，那么Failover将不能实现故障恢复的功能，FO相当于整个Failover的心脏，具有不可替代的作用。

 

 

配置实例

 

一.实验目的

 

  • 了解Failover的原理、作用及使用；

  • 掌握Failover的状态化和无状态化的区别；

  • 理解并掌握Failover的LAN-FO接口的类型（两种状态）及其重要性；

  • 掌握Faiover的配置。

 

 

二.实验拓扑

 

如上：通过规划、配置，用两台PIX实现故障恢复功能。保证一台设备出问题之后另一台设备能继续工作。其中R1为Inside设备，R2为Outside设备

 

 

三.实验步骤

 

  • 无状态化

 

1.区域设备基本配置

-----------------------------------------R1配置-----------------------------------

R1(config)#inter fa0/0

R1(config-if)#ip add 192.168.1.1  255.255.255.0

R1(config-if)#no shut

R1(config-if)#full-duplex

R1(config-if)#exit

R1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0  192.168.1.253

<指默认路由到PIX>

-----------------------------------------R2配置-----------------------------------

R2(config)#inter fa0/0

R2(config-if)#ip add 202.100.1.1  255.255.255.0

R2(config-if)#no shut

R2(config-if)#fu

R2(config-if)#full-duplex

R2(config-if)#exit

 

2.Primary设备配置

--------------------------------------------接口初始化配置----------------------------------

PIX1(config)# inter e0

PIX1(config-if)# nameif inside

PIX1(config-if)# ip add 192.168.1.253  255.255.255.0 standby 192.168.1.254

<配置主地址和Standby地址>

PIX1(config-if)# no shut

PIX1(config-if)# exit

<内部接口配置，默认级别为100>

PIX1(config)# inter e1

PIX1(config-if)# nameif outside

PIX1(config-if)# ip add 202.100.1.253  255.255.255.0 standby 202.100.1.254

PIX1(config-if)# no shut

PIX1(config-if)# exit

<外部接口配置，默认级别为0>

-----------------------------------------------配置FO---------------------

PIX1(config)# inter e2

PIX1(config-if)# no shut

PIX1(config-if)# exit

<启用接口>

PIX1(config)# failover lan unit primary

<把本设备指定为Primary设备>

PIX1(config)# failover lan interface FO  e2

<指定接口E2为FO链路，接口名为FO，此配置要敲2遍才能生效>

INFO: Non-failover interface config is  cleared on Ethernet2 and its sub-interfaces

PIX1(config)# failover lan interface FO  e2

PIX1(config)# failover key cisco

<设置FO之间传输的加密密钥>

PIX1(config)# failover interface ip FO  172.16.1.1 255.255.255.0 standby 172.16.1.2

<设置FO链路两端的IP地址>

PIX1(config)# failover

<启用Failover>

 

Secondary配置

PIX2(config)# inter e2

PIX2(config-if)# no shut

PIX2(config-if)# exit

PIX2(config)# failover lan unit secondary

PIX2(config)# failover lan interface FO  e2

INFO: Non-failover interface config is  cleared on Ethernet2 and its sub-interfaces

PIX2(config)# failover lan interface FO  e2

PIX2(config)# failover key cisco

PIX2(config)# failover interface ip FO  172.16.1.1 255.255.255.0 standby 172.16.2

PIX2(config)# failover

 

配置完成后，两台设备开始协商选择Active，并同步配置

State check detected an Active mate

Beginning configuration replication from  mate.

End configuration replication from mate.

<点击回车完成>

 

此时，无状态的failover已经完成。PIX2同步PIX1的配置后，自己主机名也成为PIX1，并复制所有PIX1的配置到自己。

 

查看PIX状态

---------------------------------------查看PIX1状态--------------------

PIX1(config)# show failover

Failover  On

Cable status: N/A - LAN-based failover  enabled

Failover  unit Primary

Failover LAN Interface: FO Ethernet2 (up)

Unit Poll frequency 15 seconds, holdtime  45 seconds

Interface Poll frequency 5 seconds,  holdtime 25 seconds

Interface Policy 1

Monitored Interfaces 2 of 250 maximum

Version: Ours 7.2(2), Mate 7.2(2)

Last Failover at: 06:42:20 UTC Apr 8 2015

         This host: Primary - Active

                Active time: 405 (sec)

                   Interface inside (192.168.1.253): Normal

                  Interface outside  (202.100.1.253): Unknown (Waiting)

         Other  host: Secondary - Standby Ready

                Active time: 120 (sec)

                  Interface inside (192.168.1.254): Normal

                  Interface outside  (202.100.1.254): Unknown (Waiting)

 

Stateful Failover Logical Update  Statistics

         Link : Unconfigured.

-------------------------------------------------查看PIX2状态---------------------------

PIX1(config)# show failover

Failover  On

Cable status: N/A - LAN-based failover  enabled

Failover  unit Secondary

Failover LAN Interface: FO Ethernet2 (up)

Unit Poll frequency 15 seconds, holdtime  45 seconds

Interface Poll frequency 5 seconds,  holdtime 25 seconds

Interface Policy 1

Monitored Interfaces 2 of 250 maximum

Version: Ours 7.2(2), Mate 7.2(2)

Last Failover at: 06:44:35 UTC Apr 8 2015

         This host: Secondary - Standby Ready

                Active time: 120 (sec)

                   Interface inside (192.168.1.254): Normal

                  Interface outside  (202.100.1.254): Unknown (Waiting)

         Other  host: Primary - Active

                Active time: 480 (sec)

                  Interface  inside (192.168.1.253): Normal

                  Interface outside  (202.100.1.253): Unknown (Waiting)

 

Stateful Failover Logical Update  Statistics

         Link : Unconfigured.

<虽然PIX2的主机名变为了PIX1，但是根据状态我们还是能区分出来的>

 

验证无状态化连接

用R1telnet连接R2

R2(config)#lin vty 0 4

R2(config-line)#password gyh

R2(config-line)#login

R2(config-line)#exit

R1#telnet 202.100.1.1

Trying 202.100.1.1 ... Open

 

 

User Access Verification

 

Password:

R2>

<连接成功>

 

--------------------------------------------将R3-SW的fa1/1接口down------------------------------

R3-SW(config)#inter fa1/1

R3-SW(config-if)#shut

R3-SW(config-if)#

*Mar   1 01:20:49.651: %LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet1/1, changed  state to administratively down

*Mar   1 01:20:50.651: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface  FastEthernet1/1, changed state to down

--------------------------------------------查看R1的telnet连接状况--------------------------------

R2>

[Connection to 202.100.1.1 closed by  foreign host]

<连接直接中断>

----------------------------------------------查看PIX状态------------------------

PIX1(config)#

         Switching to Standby

 

PIX1(config)#

         Switching to Active

<PIX1变为standby，PIX2变为Active>

 

PIX1(config)# show failover

Failover  On

Cable status: N/A - LAN-based failover  enabled

Failover  unit Primary

Failover LAN Interface: FO Ethernet2 (up)

Unit Poll frequency 15 seconds, holdtime  45 seconds

Interface Poll frequency 5 seconds,  holdtime 25 seconds

Interface Policy 1

Monitored Interfaces 2 of 250 maximum

Version: Ours 7.2(2), Mate 7.2(2)

Last Failover at: 08:05:36 UTC Apr 8 2015

         This  host: Primary - Failed

                Active time: 2595 (sec)

                  Interface inside (192.168.1.254): Failed  (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.254): Normal

         Other host: Secondary - Active

                Active time: 2340 (sec)

                  Interface inside (192.168.1.253): Normal  (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.253): Normal

 

Stateful Failover Logical Update  Statistics

         Link : Unconfigured.

 

 

PIX1(config)# show failover

Failover  On

Cable status: N/A - LAN-based failover  enabled

Failover  unit Secondary

Failover LAN Interface: FO Ethernet2 (up)

Unit Poll frequency 15 seconds, holdtime  45 seconds

Interface Poll frequency 5 seconds,  holdtime 25 seconds

Interface Policy 1

Monitored Interfaces 2 of 250 maximum

Version: Ours 7.2(2), Mate 7.2(2)

Last Failover at: 08:07:57 UTC Apr 8 2015

         This host: Secondary - Active

                Active time: 2355 (sec)

                   Interface inside (192.168.1.253): Normal  (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.253): Normal

        Other host: Primary - Failed

                Active time: 2595 (sec)

                   Interface inside (192.168.1.254):  Failed (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.254): Normal

 

Stateful Failover Logical Update  Statistics

         Link : Unconfigured.

<PIX1变为standby，PIX2变为Active>

 

 

  • 状态化

 

本实验在无状态化实验的基础上进行。

恢复正常的网络，开启R3-SW的fa1/1接口

R3-SW(config-if)#inter fa1/1

R3-SW(config-if)#no shut

*Mar   1 01:25:17.023: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface  FastEthernet1/1, changed state to up

 

手动让PIX1恢复为active状态

PIX1(config)# failover active

 

         Switching to Active

<FO不支持自动抢占Active的功能，所以需手动配置>

PIX1(config)# show failover

Failover  On

Cable status: N/A - LAN-based failover  enabled

Failover  unit Primary

Failover LAN Interface: FO Ethernet2 (up)

Unit Poll frequency 15 seconds, holdtime  45 seconds

Interface Poll frequency 5 seconds,  holdtime 25 seconds

Interface Policy 1

Monitored Interfaces 2 of 250 maximum

Version: Ours 7.2(2), Mate 7.2(2)

Last Failover at: 08:09:10 UTC Apr 8 2015

         This  host: Primary - Active

                Active time: 2595 (sec)

                  Interface inside  (192.168.1.253): Normal (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.253): Normal (Waiting)

        Other host: Secondary - Standby Ready  

                Active time: 2475 (sec)

                   Interface inside (192.168.1.254):  Normal (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.254): Normal (Waiting)

 

Stateful Failover Logical Update  Statistics

         Link : Unconfigured.

 

设置LAN-FO（状态化）接口

 

第一种情况:

把LAN-FO接口设置成stateful接口

PIX1(config)# failover  link FO e2

 

R1 telnet上R2

R1#telnet 202.100.1.1

Trying 202.100.1.1 ... Open

 

 

User Access Verification

 

Password:

R2>

 

 

关闭R3-SW的fa1/1接口

R3-SW(config-if)#inter fa1/1

R3-SW(config-if)#shut

*Mar   1 01:33:16.495: %LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet1/1, changed  state to administratively down

*Mar   1 01:33:17.495: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface  FastEthernet1/1, changed state to down

 

查看设备的Failover状态

PIX1(config)# show failover

Failover  On

Cable status: N/A - LAN-based failover  enabled

Failover  unit Primary

Failover LAN Interface: FO Ethernet2 (up)

Unit Poll frequency 15 seconds, holdtime  45 seconds

Interface Poll frequency 5 seconds,  holdtime 25 seconds

Interface Policy 1

Monitored Interfaces 2 of 250 maximum

Version: Ours 7.2(2), Mate 7.2(2)

Last Failover at: 08:46:42 UTC Apr 8 2015

         This  host: Primary - Failed

                Active time: 75 (sec)

                  Interface inside (192.168.1.254): Failed  (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.254): Normal

         Other host: Secondary - Active

                Active time: 180 (sec)

                  Interface inside (192.168.1.253): Normal  (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.253): Normal

 

Stateful Failover Logical Update  Statistics

         Link : FO Ethernet2 (up)

         Stateful Obj    xmit       xerr       rcv        rerr     

         General         37         0          36         0        

         sys cmd         33         0          33         0        

        up time         0          0          0          0        

         RPC services    0          0          0          0        

         TCP conn        2          0          3          0        

         UDP conn        0          0          0          0          

         ARP tbl         2          0          0          0        

         Xlate_Timeout   0          0          0          0        

         ××× IKE upd     0          0          0          0        

         ××× IPSEC upd   0          0          0          0        

         ××× CTCP upd    0          0          0          0        

         ××× SDI upd     0          0          0          0        

         ××× DHCP upd    0          0          0          0        

 

         Logical Update Queue Information

                        Cur     Max      Total

         Recv Q:         0       1        229

         Xmit Q:         0       2        94

 

在R1上回车，看连接R2的状态是否中断

R2>

R2>

R2>

R2>

R2>

<连接正常>

 

注：把stateful与FO接口设置成一条链路是我们不推荐的，所以，尽管这种方法可行，一般不使用。

 

第二种情况:

另接一条线，设置成stateful接口(FO链路与stateful链路分开)

PIX1(config)# inter e3 

PIX1(config-if)# no shut

PIX1(config)# failover link stateful e3

<注：使用此命令时，会报ERROR: No change to the stateful interface的错误，但是命令依然可以起到作用，可以show run查看。这是模拟器的问题。请继续试验。>

PIX1(config)# failover interface ip  stateful 172.16.10.10 255.255.255.0 standby 172.16.10.11

 

 

验证

R1 telnet上R2

R1#telnet 202.100.1.1

Trying 202.100.1.1 ... Open

 

 

User Access Verification

 

Password:

R2>

 

 

关闭R3-SW的fa1/1接口

R3-SW(config-if)#inter fa1/1

R3-SW(config-if)#shut

*Mar   1 01:33:16.495: %LINK-5-CHANGED: Interface FastEthernet1/1, changed  state to administratively down

*Mar   1 01:33:17.495: %LINEPROTO-5-UPDOWN: Line protocol on Interface  FastEthernet1/1, changed state to down

 

查看设备的Failover状态

PIX1(config)# show failover

Failover  On

Cable status: N/A - LAN-based failover  enabled

Failover  unit Primary

Failover LAN Interface: FO Ethernet2 (up)

Unit Poll frequency 15 seconds, holdtime  45 seconds

Interface Poll frequency 5 seconds,  holdtime 25 seconds

Interface Policy 1

Monitored Interfaces 2 of 250 maximum

Version: Ours 7.2(2), Mate 7.2(2)

Last Failover at: 08:46:42 UTC Apr 8 2015

         This  host: Primary - Failed

                Active time: 75 (sec)

                  Interface inside (192.168.1.254): Failed  (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.254): Normal

         Other host: Secondary - Active

                Active time: 180 (sec)

                  Interface inside (192.168.1.253): Normal  (Waiting)

                  Interface outside  (202.100.1.253): Normal

 

Stateful Failover Logical Update  Statistics

         Link : FO Ethernet2 (up)

         Stateful Obj    xmit       xerr       rcv        rerr     

         General         37         0          36         0        

         sys cmd         33         0          33         0        

         up time         0          0          0          0        

         RPC services    0          0          0          0        

         TCP conn        2          0          3           0        

         UDP conn        0          0          0          0        

         ARP tbl         2          0          0          0        

         Xlate_Timeout   0          0          0          0        

         ××× IKE upd     0          0          0          0        

         ××× IPSEC upd   0          0          0          0        

         ××× CTCP upd    0          0          0          0        

         ××× SDI upd     0          0          0          0        

         ××× DHCP upd    0          0          0          0        

 

         Logical Update Queue Information

                        Cur     Max      Total

         Recv Q:         0       1        229

         Xmit Q:         0       2        94

 

在R1上回车，看连接R2的状态是否中断

R2>

R2>

R2>

R2>

R2>

<连接正常>

 
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