FHRPとは？フェイルオーバーとロードバランシングのためのプロトコル（HSRP, VRRP, GLBP）

FHRP(First Hop Redundancy Protocol)は、ネットワークのデフォルトゲートウェイに冗長性を提供し、フェイルオーバーやロードバランシングを実現するプロトコル群です。

主なプロトコルには、CiscoのHSRP(Hot Standby Router Protocol)、オープンスタンダードのVRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)、およびCisco独自のGLBP(Gateway Load Balancing Protocol)があります。

これらにより、ルーター障害時も通信を継続でき、トラフィックの分散も可能になります。

FHRPの概要

FHRP(First Hop Redundancy Protocol)は、ネットワークにおけるデフォルトゲートウェイの冗長化を実現するためのプロトコル群の総称です。

主に、ルーターやレイヤ3スイッチが単一障害点(SPOF)となることを防ぎ、ネットワークの可用性と信頼性を向上させる目的で使用されます。

FHRPを導入することで、デフォルトゲートウェイが故障した場合でも、迅速にバックアップデバイスに切り替わり、ネットワークの停止を最小限に抑えることが可能です。

主なFHRPプロトコル

• HSRP(Hot Standby Router Protocol): Ciscoが開発したプロトコルで、アクティブルーターとスタンバイルーターを設定して冗長化を実現します。
• VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol): IETF標準のプロトコルで、複数ベンダー間での互換性が特徴です。
• GLBP(Gateway Load Balancing Protocol): こちらもCiscoのプロトコルで、ロードバランシング機能が強化されています。

FHRPの利点

• 高可用性: ゲートウェイの故障時に自動的にバックアップに切り替わるため、ネットワークのダウンタイムを最小限に抑えられます。
• 負荷分散: 一部のプロトコルでは、複数のルーター間でトラフィックを分散させることが可能です。
• 簡単な設定: 一度設定すれば、冗長化が自動的に機能するため、管理が容易です。

HSRP(Hot Standby Router Protocol)

HSRPは、Cisco Systemsが開発したFHRPの一種で、デフォルトゲートウェイの冗長化を目的としています。

HSRPを使用することで、複数のルーターを一つのグループとして動作させ、一つがアクティブに動作し、他はスタンバイとして待機する構成が可能です。

動作原理

HSRPでは、グループ内にプライマリ(アクティブ)ルーターとバックアップ(スタンバイ)ルーターを設定します。

アクティブルーターは仮想IPアドレスを所有し、ネットワーク上でデフォルトゲートウェイとして機能します。

スタンバイルーターは、アクティブルーターに障害が発生した際に、自動的にその役割を引き継ぎます。

HSRPの特徴

• 仮想IPアドレス: グループ内で一つの仮想IPアドレスを使用し、クライアントはこのIPをデフォルトゲートウェイとして設定します。
• 優先度の設定: 各ルーターに優先度を設定することで、アクティブルーターの選出を制御できます。
• タイマー設定: HSRPにはHelloタイマーやホールドタイマーがあり、これらを調整することでフェイルオーバーの速さを制御できます。

HSRPの利点と欠点

利点	欠点
高い冗長性と可用性	Cisco製品に依存するため、他ベンダーとの互換性が低い
設定が比較的簡単	基本的な機能のみで、ロードバランシングが限定的

VRRP(Virtual Router Redundancy Protocol)

VRRPは、IETF(Internet Engineering Task Force)が標準化したFHRPで、異なるベンダー間でも互換性を持って使用できるプロトコルです。

VRRPは、複数のルーターを一つの仮想ルーターとして動作させ、デフォルトゲートウェイの冗長化を実現します。

動作原理

VRRPでは、グループ内でマスター(アクティブ)ルーターとバックアップルーターを設定します。

マスタールーターは仮想IPアドレスを所有し、トラフィックを処理します。

マスターに障害が発生した場合、自動的にバックアップルーターがマスターに昇格し、仮想IPアドレスを引き継ぎます。

VRRPの特徴

• 標準化されたプロトコル: さまざまなベンダー製品間での互換性があります。
• プライオリティベースの選出: ルーターごとにプライオリティを設定し、最も高い値を持つルーターがマスターとして選出されます。
• フェイルオーバーの迅速性: マスターからバックアップへの切り替えが迅速に行われます。

VRRPの利点と欠点

利点	欠点
ベンダーに依存しない汎用性	高度なロードバランシング機能が不足
高い可用性と信頼性	設定が複雑になる場合がある
マスター選出の柔軟性	負荷分散機能が限定的

GLBP(Gateway Load Balancing Protocol)

GLBPは、Ciscoが開発したFHRPで、ロードバランシング機能を強化したプロトコルです。

GLBPを使用することで、複数のルーターがデフォルトゲートウェイとして均等にトラフィックを処理し、ネットワーク全体のパフォーマンスを向上させることができます。

動作原理

GLBPでは、複数のルーターがグループとして動作し、それぞれに仮想MACアドレスが割り当てられます。

クライアントからのトラフィックは、仮想MACアドレスを通じて特定のルーターに分散されます。

GLBPは、ロードバランサーとして機能するアクティブルーターを選出し、各ルーターがトラフィックを分散処理します。

GLBPの特徴

• ロードバランシング: 複数のルーター間でトラフィックを均等に分散し、ネットワークの効率を向上させます。
• 仮想MACアドレスの利用: 各ルーターに異なる仮想MACアドレスを割り当て、クライアントのアクセスを分散させます。
• 自動負荷調整: ネットワークの状況に応じて、動的に負荷を調整します。

GLBPの利点と欠点

利点	欠点
効果的なロードバランシング	Cisco専用プロトコルのため他ベンダーとの互換性が低い
高い可用性とスケーラビリティ	設定が複雑になりがち
自動的な負荷調整機能	導入コストが高くなる場合がある

まとめ

この記事では、FHRPおよび主要なプロトコルであるHSRP、VRRP、GLBPについて詳しく解説しました。

FHRPの活用により、ネットワークの可用性と信頼性が向上し、効果的なロードバランシングも実現できます。

これらのプロトコルを適切に導入することで、より安定したネットワーク環境を構築してください。