GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封装）是一种隧道协议，主要用于在不同网络之间封装和传输其他网络层协议的数据包。它最常用于在IP网络上建立虚拟点到点的隧道连接，是实现VPN的一项关键技术。
下面从原理、工作原理和实际应用三个方面详细讲解：
1. GRE的原理
GRE 是一种通用的封装协议，用于将一种协议的数据包封装到另一种协议中。它的核心目的是在两个网络设备（如路由器）之间建立逻辑总线，将数据从传输到另一端，透明地传输不支持这些协议的中间网络。
- 协议号：GRE使用IP协议号
47。 - 封装能力：可以封装多种协议（如IPv4、IPv6、MPLS、甚至其他GRE）。
- 轻量级：GRE只提供简单的封装功能，不提供数据加密或认证。
2. GRE的工作机制
GRE使用封装头将原始数据包封装起来，并通过物理网络传输。
2.1 GRE封装结构
完整的 GRE 数据包包括三个部分：
- 外层IP头：
- 源和目标地址IP（包含隧道端点的接口地址）。
- GRE头：
- 用于标识GRE数据包，包含一些控制信息。
- GRE 题目常见字段：
- C（Checksum Present）：1位，表示是否包含校验和字段。
- K（Key Present）：1位，表示是否包含密钥刀片。
- 协议类型：16位，指示封装数据的协议类型（如 IPv4 为
0x0800，IPv6 为0x86DD）。
- 封装数据：
- 被封装的原始数据包。
2.2 GRE隧道的建立
- GRE隧道是静态的：
- 在路由器的配置中明确指定隧道的源 IP 和目标 IP。
- 逻辑帖子：
- GRE 隧道为两个路由器之间创建了一条逻辑链路，从而隐藏了物理网络的复杂性。
2.3 GRE 转发
当一个数据包进入GRE隧道时：
- 根据路由器配置将原始数据包封装。
- 新的GRE数据包通过物理网络传输。
- 到达目标路由器后，目标路由器解析GRE头，将原始数据包恢复出来，再根据目标地址转发。
3. GRE的应用
3.1 跨越不支持路由协议的网络
- GRE 可以封装动态路由协议（如 OSPF、EIGRP、BGP），设置在仅支持 IP 的网络中传输。
3.2 支持多协议传输
- 它可以封装非IP协议（如AppleTalk、IPX），用于网络之间的通信。
3.3 使用 VPN
- GRE 隧道常与 IPsec 协议结合使用：
- GRE 提供封装功能，支持多协议。
- IPsec提供加密和认证，保证数据的安全性。
3.4 实现轮辐网络
- 在中心站点设置一个GRE隧道终端，可以连接多个中继，形成星型拓扑。
4. GRE的优缺点
优点
- 灵活：支持多种协议的封装。
- 简单性：配置相对简单，易于理解和配置。
- 兼容性强：几乎所有主流路由设备都支持。
缺点
- 无加密功能：数据易被窃取，需要结合IPsec提供安全性。
- 额外头部：封装导致数据包长度增加，降低传输效率。
- 性能损耗：GRE封装和解封装增加了路由器的处理负担。
5. GRE配置示例（华为设备）
假设两个路由器R1和R2之间需要建立GRE隧道：
R1配置
interface Tunnel 0/0/0
ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
tunnel-protocol gre
source 10.0.0.1
destination 10.0.0.2
R2 配置
interface Tunnel 0/0/0
ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
tunnel-protocol gre
source 10.0.0.2
destination 10.0.0.1
验证
- 使用
ping测试隧道IP地址是否可达。 - 使用
display interface tunnel查看隧道状态。
6. 总结
GRE 是一种简单、灵活的隧道协议，在企业网络和运营商网络中广泛应用。结合IPsec 等协议，可以满足多种场景下的传输需求，同时保证数据安全性。