Резервування провайдерів (Dual ISP Failover) - Шпаргалка

Курс: Комп'ютерні мережі | 2-3 курс

1 Як це працює

Маршрутизатор підключений до двох провайдерів одночасно. У нормальному режимі весь трафік іде через основний (primary) канал. Якщо він падає - трафік автоматично перемикається на резервний (backup) канал. Повернення на основний відбувається також автоматично - без втручання адміністратора

Механізм реалізується через три компоненти:

IP SLA          → постійно перевіряє доступність каналу (ICMP probe)
Object Tracking → слідкує за результатом SLA і змінює стан track (up/down)
Floating Static Route → основний маршрут прив'язаний до track,
                         резервний має вищу адміністративну відстань

Логіка перемикання:

SLA probe успішний → track 1 = UP   → активний маршрут через ISP1 (primary)
SLA probe провалився → track 1 = DOWN → маршрут через ISP1 видаляється з таблиці
                                       → активується маршрут через ISP2 (backup)

2 Схема мережі

📁 Зображення: ../assets/network-configs_isp-failover_1.svg

                      ICMP probe → 1.0.0.1
                           │
[ISP 1 — Primary]          │         [ISP 2 — Backup]
 GW: 203.0.113.97          │          GW: 192.0.2.254
        │                  │                  │
        │ Et0/1            │         Et0/0    │
        │ 203.0.113.98     │    192.0.2.21    │
        └──────────[   Cisco Router   ]───────┘
                           │ Et0/2
                           │ 192.168.50.1
                      [LAN 192.168.50.0/24]

Інтерфейс	Опис	Адреса
`Ethernet0/1`	ISP 1 — Primary	203.0.113.98/30
`Ethernet0/0`	ISP 2 — Backup	192.0.2.21/24
`Ethernet0/2`	LAN	192.168.50.1/24

3 Повна конфігурація

3.1 Налаштування інтерфейсів

! ISP 1 - основний канал
interface Ethernet0/1
 description ISP_1_PRIMARY
 ip address 203.0.113.98 255.255.255.252
 ip nat outside
 no shutdown

! ISP 2 - резервний канал
interface Ethernet0/0
 description ISP_2_BACKUP
 ip address 192.0.2.21 255.255.255.0
 ip nat outside
 no shutdown

! LAN - внутрішня мережа
interface Ethernet0/2
 description LOCAL_LAN
 ip address 192.168.50.1 255.255.255.0
 ip nat inside
 no shutdown

3.2 Налаштування IP SLA

IP SLA - це механізм активного моніторингу. Маршрутизатор сам генерує ICMP-запити і відстежує відповіді

ip sla 1
 icmp-echo 1.0.0.1 source-interface Ethernet0/1
 threshold 4
 timeout 10000
 frequency 30
ip sla schedule 1 life forever start-time now

Опис параметрів:

Параметр	Значення	Опис
`ip sla 1`	—	Номер SLA-операції (1–2147483647)
`icmp-echo 1.0.0.1`	IP-адреса цілі	Хост до якого надсилається ICMP. Має бути за межами маршрутизатора у боці ISP1. `1.0.0.1` — публічна адреса Cloudflare (надійна ціль)
`source-interface Ethernet0/1`	Інтерфейс ISP1	Зондування відбувається саме через primary-канал, тому падіння ISP1 одразу вимикає SLA
`threshold 4`	мс	Якщо RTT > 4 мс — вважати відповідь як "за межами порогу" (впливає на статистику, не на reachability)
`timeout 10000`	мс (10 сек)	Час очікування відповіді. Якщо відповідь не прийшла за 10 секунд — probe вважається невдалим
`frequency 30`	сек	Інтервал між probe-запитами. Кожні 30 секунд надсилається новий ICMP
`life forever`	—	SLA працює постійно, без обмеження часу
`start-time now`	—	Почати негайно після застосування конфігурації

Чому саме 1.0.0.1, а не шлюз ISP?

Якщо як ціль вказати шлюз провайдера 203.0.113.97 — SLA буде up навіть якщо за шлюзом немає Інтернету (наприклад, проблеми у провайдера далі по мережі). Адреса 1.0.0.1 (Cloudflare) перевіряє реальну досяжність Інтернету наскрізь

3.3 Налаштування Object Tracking

Track слідкує за станом SLA і перетворює його в об'єкт up/down до якого можна прив'язати маршрут

track 1 ip sla 1 reachability
 delay down 10 up 10

Опис параметрів:

Параметр	Значення	Опис
`track 1`	—	Номер об'єкта відстеження
`ip sla 1 reachability`	—	Тип відстеження — досяжність (чи приходить відповідь на SLA probe)
`delay down 10`	сек	Перш ніж оголосити track DOWN — чекати 10 сек. Захист від миттєвого перемикання при одному втраченому probe
`delay up 10`	сек	Перш ніж оголосити track UP після відновлення — чекати 10 сек. Захист від флапінгу при нестабільному каналі

Навіщо delay?

Без delay одна загублена відповідь на probe одразу перемикає маршрут. delay down 10 означає що канал має бути недоступний мінімум 10 секунд перед перемиканням. Це захищає від хибних спрацьовувань через тимчасові втрати пакетів

3.4 Налаштування маршрутів (floating static routes)

! Маршрут до цілі SLA через ISP1 (потрібен щоб probe міг вийти назовні)
ip route 1.0.0.1 255.255.255.255 203.0.113.97

! Основний маршрут за замовчуванням через ISP1 - прив'язаний до track 1
! Якщо track 1 = DOWN - цей маршрут видаляється з таблиці маршрутизації
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.97 track 1

! Резервний маршрут через ISP2 - адміністративна відстань 10
! AD=10 > AD=1 (статичний), тому активується лише коли основний маршрут відсутній
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.0.2.254 10

Адміністративна відстань (AD)

Cisco IOS обирає маршрут з меншою AD. Статичний маршрут має AD=1. Якщо додати 10 в кінці команди ip route - AD стає 11. Поки основний маршрут (AD=1) присутній у таблиці - резервний (AD=11) ігнорується. Як тільки основний видаляється (track DOWN) - резервний стає активним

3.5 Налаштування NAT (per-ISP)

При переключенні між провайдерами потрібно щоб NAT також використовував відповідний інтерфейс. Без цього пакети будуть виходити через ISP2, але з адресою ISP1 - і відповіді не повернуться

! ACL - які підмережі підлягають NAT трансляції
access-list 1 permit 192.168.50.0 0.0.0.255
! (потрібно додати всі внутрішні підмережі що мають виходити в Інтернет)

! Route-map для ISP1 - NAT через Et0/1
route-map RM_ISP1 permit 10
 match ip address 1
 match interface Ethernet0/1

! Route-map для ISP2 - NAT через Et0/0
route-map RM_ISP2 permit 10
 match ip address 1
 match interface Ethernet0/0

! Прив'язати NAT до route-map
ip nat inside source route-map RM_ISP1 interface Ethernet0/1 overload
ip nat inside source route-map RM_ISP2 interface Ethernet0/0 overload

Без route-map NAT не переключається автоматично

Стандартний ip nat inside source list 1 interface Et0/1 overload прив'язаний до конкретного інтерфейсу жорстко. При переключенні на ISP2 трафік буде маршрутизуватись правильно, але NAT трансляція залишиться зі старою адресою. Route-map вирішує це - він вибирає правило NAT залежно від того через який інтерфейс іде пакет

4 Перевірка та діагностика

! Стан SLA операцій
show ip sla summary
show ip sla statistics 1
show ip sla statistics 1 details

! Стан object tracking
show track
show track 1
show track brief

! Таблиця маршрутизації (перевірити який маршрут активний)
show ip route
show ip route 0.0.0.0
show ip route static

! Таблиця NAT трансляцій
show ip nat translations
show ip nat statistics

! Перевірка CEF
show ip cef
show ip cef 0.0.0.0

4.1 Приклад виводу show ip sla statistics 1

Router# show ip sla statistics 1
IPSLAs Latest Operation Statistics

IPSLA operation id: 1
        Latest RTT: 3 milliseconds
Latest operation start time: 12:00:00 UTC
Latest operation return code: OK        ← probe успішний
Number of successes: 1440
Number of failures: 2
Operation time to live: Forever

4.2 Приклад виводу show track 1

Router# show track 1
Track 1
  IP SLA 1 Reachability
  Reachability is Up           ← стан каналу
    2 changes, last change 00:14:32
  Delay up 10 secs, down 10 secs
  Latest operation return code: OK
  Latest RTT (millisecs) 3
  Tracked by:
    Static IP Routing 0        ← прив'язаний маршрут

5 Debug

! Debug SLA probe (показує кожен запит та відповідь)
debug ip sla trace
debug ip sla error

! Debug object tracking
debug track

! Debug маршрутизації (зміни в таблиці)
debug ip routing

! Зупинити debug
no debug all
undebug all

Обережно з debug на завантажених маршрутизаторах

debug ip sla trace з frequency 30 генерує записи кожні 30 секунд - це прийнятно. debug ip routing може давати дуже багато виводу при нестабільній мережі. Завжди завершуй no debug all

6 Опціональні конфігурації

6.1 Зміна таймерів під різні ситуації

! Агресивний режим - швидке перемикання (нестабільний ISP)
ip sla 1
 icmp-echo 1.0.0.1 source-interface Ethernet0/1
 timeout 2000        ! 2 сек — швидке виявлення
 frequency 5         ! кожні 5 сек — часте зондування
ip sla schedule 1 life forever start-time now

track 1 ip sla 1 reachability
 delay down 3 up 10  ! вниз - швидко, вгору - обережно

! Консервативний режим - повільне перемикання (стабільний ISP, чутливо до флапів)
ip sla 1
 icmp-echo 1.0.0.1 source-interface Ethernet0/1
 timeout 15000       ! 15 сек
 frequency 60        ! кожну хвилину

track 1 ip sla 1 reachability
 delay down 60 up 120 ! вниз - хвилина, вгору - дві хвилини

6.2 Три провайдери (ISP1 primary, ISP2 secondary, ISP3 tertiary)

! SLA для ISP1 і ISP2
ip sla 1
 icmp-echo 1.0.0.1 source-interface Ethernet0/1
 timeout 10000
 frequency 30
ip sla schedule 1 life forever start-time now

ip sla 2
 icmp-echo 1.0.0.1 source-interface Ethernet0/0
 timeout 10000
 frequency 30
ip sla schedule 2 life forever start-time now

! Track для кожного SLA
track 1 ip sla 1 reachability
 delay down 10 up 10

track 2 ip sla 2 reachability
 delay down 10 up 10

! Три маршрути з різними AD
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.97 track 1       ! ISP1, AD=1
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.0.2.254  10 track 2    ! ISP2, AD=11
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.10.10.1   20             ! ISP3, AD=21 (завжди резерв)

! SLA probe для ISP2 через ISP2
ip route 1.0.0.1 255.255.255.255 203.0.113.97        ! probe ISP1
ip route 8.8.8.8 255.255.255.255 192.0.2.254         ! probe ISP2 (інша ціль)

6.3 Використання декількох цілей для надійнішої діагностики (SLA OR-логіка)

! Два SLA на різні цілі через один інтерфейс
ip sla 1
 icmp-echo 1.0.0.1 source-interface Ethernet0/1
 timeout 10000
 frequency 30
ip sla schedule 1 life forever start-time now

ip sla 2
 icmp-echo 8.8.8.8 source-interface Ethernet0/1
 timeout 10000
 frequency 30
ip sla schedule 2 life forever start-time now

! Boolean track - ISP1 вважається DOWN якщо ОБИДВІ цілі недоступні
track 10 list boolean or
 object 1
 object 2
 delay down 10 up 10

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 203.0.113.97 track 10
ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 192.0.2.254 10

Boolean OR vs AND

boolean or - перемикання якщо хоч одна ціль недоступна (агресивно) boolean and - перемикання тільки якщо обидві цілі недоступні (консервативно, захист від хибних спрацьовувань)

6.4 Очищення NAT-таблиці при переключенні

При переключенні між провайдерами активні NAT-сесії залишаються зі старими трансляціями — нові пакети підуть через ISP2, але відповіді на старі сесії не прийдуть. Можна очистити таблицю вручну або через EEM (Embedded Event Manager):

! Вручну після переключення
clear ip nat translation *

! Через EEM — автоматично при зміні стану track
event manager applet CLEAR-NAT-ON-FAILOVER
 event track 1 state down
 action 1.0 cli command "enable"
 action 2.0 cli command "clear ip nat translation *"
 action 3.0 syslog msg "ISP1 DOWN - NAT table cleared"

📌 Зберегти конфігурацію: copy running-config startup-config або write memory

Джерело

Стаття базується на офіційній документації Cisco та реальній конфігурації кафедри Оригінал (англійською): Configuring IP SLAs ICMP Echo Operations