Cisco GRE （隧道协议）

概述    GRE （Generic Routing Encapsulation） GRE 是一种最传统的隧道协议，其根本功能就是要实现隧道功能，通过隧道连接的两个远程网络就如同直连，GRE在两个远程网络之间模拟出直连链路，从而使网络间 达到直连的效果，为此，GRE需要完成多次封装，总共有3次，换句话说，就是在GRE隧道中传输的数据包都有3个爆头，因为只谈IP协议，所以GRE中的 IP数据包是一层套一层，总共有3个IP地址，GRE在实现隧道时，需要创建虚拟直连链路，GRE实现的虚拟链路可以认为是隧道，隧道是模拟链路，所以隧 道两端也有IP地址，但隧道需要在公网中找到起点和重点，所以隧道的源和终点分别都以公网IP地址结尾，该链路是通过GRE协议来完成的，隧道传递数据包 的过程分为3步： 1、接收原始IP数据包当作乘客协议，原始数据包包头的IP地址为私有IP地址。 2、将原始IP数据包封装进GRE协议，GRE协议成为封装协议（Encapsulation Protocol），封装的包头IP地址为虚拟直连链路两端的IP地址。 3、将整个GRE数据包当作数据，在外层封装公网的IP包头，也就是隧道的起源和终点，从而路由到隧道终点。

GRE隧道中传输的数据包格式如下：

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注：

         1、其中公网IP包头部分也成为传输协议（Transport Protocol）

2、GRE会在原始IP数据包之外，额外多封装24个字节或28个字节，具体视GRE模式而定。

下图为GRE传输数据过程：

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         GRE要在远程路由器之间创建虚拟直连链路，也就是隧道（Tunnel），如果没有该隧道，GRE不能完成隧道功能，隧道是GRE最基本的功能，也是 GRE所有功能；上图环境中，当上海分公司R2将数据包IP地址封装为192.168.1.4发往武汉时，GRE操作过程如下：

1、假设R1与R3的GRE虚拟直连链路（隧道）已经简历，隧道链路两端的地址分别为1.1.1.1和1.1.1.2，隧道两端的起源和终点分别为202.1.1.1和61.1.1.1.

2、R1收到目标IP为192.168.1.4的数据包后，将原始数据包当作乘客数据包封装进GRE协议中，并且添加GRE包头，包头中源IP为隧道本端地址1.1.1.1，包头中目标IP为隧道对端地址1.1.1.2，从而完成GRE数据包的分装。

         数 据包被发送到internet之后，所有路由器只根据数据包最外面的公网IP进行转发，也就是只根据公网IP地址61.1.1.1来转发，直到数据包到达 公网IP的真正目的地后，即到达R3（IP：61.1.1.1）之后，公网IP包头才会被剥开，当R3剥开数据包的公网IP包头后，发现GRE包头，发现 目标IP地址为1.1.1.2，从而得知自己就是GRE隧道的终点，所以继续将GRE包头剥开，最后发现目标IP地址为192.168.1.4，然后将数 据包发往192.168.1.4（路由器R4）。

通过以上GRE过程，上海分公司R2直接通过私有IP地址192.168.1.4，最终成功与武汉分公司R4通信。

         配置GRE

         在远程路由器之间配置GRE，总共分为三步：

1、创建虚拟链路（隧道）接口，号码任意，两端不可相同。

2、配置虚拟链路（隧道）接口地址，该地址是在GRE包头中被封装的地址。

3、定义虚拟链路（隧道）的源和目的，因为数据包最终要在公网中传递，所以该地址就是在公网中指导路由器转发数据包的可路由公网IP，也是建立隧道两端路由器的真实公网IP。

1、GRE Tunnel 只支持路由器，不支持集中器和PIX以及ASA。

2、GRE支持的协议有IP，Decnet，IPX，Appletalk。

3、GRE可分为Point-to-Point GRE 和Multipoint GRE （mGRE）两种。

4、Point-to-Point GRE只能在两台路由器之间建立。

5、Multipoint GRE （mGRE）也可以在两台以上的路由器之间建立。

6、Point-to-Point GRE 支持IP单播，组播，以及IGP动态路由协议和非IP协议。

7、Multipoint GRE （mGRE）只支持单播，组播以及动态IGP路由协议，不支持非IP协议。

         GRE隧道接口没有OSI一层协议做检测，只要本地源地址有效，并且隧道终点地址有路由可达，那么GRE隧道接口就会UP，而无论隧道对端是否已经配置隧道接口，如果GRE隧道的接口状态为down，只要达到如下3中情况任意一个即可：

1、没有向往隧道终点地址的路由。

2、去往隧道终点地址的路由指向了隧道接口自己。

3、隧道起源地址的接口状态为down。

以下面的图为例，配置GRE：

<a href="http://www.itchenyi.com/wp-content/uploads/2013/02/ciscogre3.jpg"></a>

说明：图中Internet 使用路由器R2来模拟！

配置R1：

         说明：配置R1的接口地址，并写默认路由指向Internet（路由器R2），地址为202.1.1.10。

配置R3：

配置R2

配置GRE

查看R1上GRE的状态

说明：可以看出，在R1创建GRE隧道之后，隧道接口状态便已经up，这是因为默认情况下，GRE隧道接口没有OSI一层协议做检测，只要本端源地址有效，并且隧道终点地址有路由可达，那么GRE隧道接口就会up，而无论隧道对端是否已经配置隧道接口。

在武汉公司的路由器R3上配置连接到上海分公司路由器R1的GRE隧道：

说明：在R3 上创建GRE虚拟链路（隧道）接口，号码为3，两端号码可不相同，隧道接口地址为1.1.1.2/24，隧道的起源为61.1.1.1.隧道的终点为202.1.1.1。

说明：R3上的GRE隧道状态也已经up。

此时可以测试GRE隧道了。使用R1 ping R3 那么是没有问题的

         但是ping 上海分公司 R1直接使用私有地址192.168.1.4到上海分公司R3的连通性是不通的。

         因为北京分公司的路由器R1在收到去往192.168.1.4后，因为默认路由从真实接口F1/0出去，结果数据包被发到Internet中的路由器 R2，由于Internet路由器R2只有公网路由，没有用户的私有网段，所以武汉分公司R1直接使用私有地址192.168.1.4上海分公司R4无法 通信。

要解决此问题，必须让流量从GRE隧道中传输。

在创建GRE隧道的路由器双方将去往对方私有网段的数据包引入GRE隧道中传输。

本文转自 lgpqdwjh 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/itchenyi/1137143，如需转载请自行联系原作者