GRE 技术
GRE简介
协议简介
GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封装）协议是对某些网络层协议（IPX, AppleTalk, IP, IPSec, DVMRP, etc.）的数据报文进行封装，使这些被封装的数据报文能够在另一个网络层协议（如IP）中传输。GRE采用了Tunnel（隧道）技术，是VPN（Virtual Private Network）的第三层隧道协议。
Tunnel是一个虚拟的点对点的连接，提供了一条通路使封装的数据报文能够在这个通路上传输，并且在一个Tunnel的两端分别对数据报进行封装及解封装。
一个X协议的报文要想穿越IP网络在Tunnel中传输，必须要经过加封装与解封装两个过程，下面以图1的网络为例说明这两个过程：
图1 X协议网络通过GRE隧道互连
1. 加封装过程
l Router A连接Group 1的接口收到X协议报文后，首先交由X协议处理；
l X协议检查报文头中的目的地址域来确定如何路由此包；
l 若报文的目的地址要经过Tunnel才能到达，则设备将此报文发给相应的Tunnel接口；
l Tunnel口收到此报文后进行GRE封装，然后再封装IP报文头，设备根据此IP包的目的地址及路由表对报文进行转发，从相应的网络接口发送出去。
2. GRE封装后的报文格式
封装好的报文的形式如下图所示：
图2 封装好的Tunnel报文格式
举例来说，一个封装在IP Tunnel中的X协议报文的格式如下：
图3 Tunnel中传输报文的格式
需要封装和传输的数据报文，称之为净荷（Payload），净荷的协议类型为乘客协议（Passenger Protocol）。系统收到一个净荷后，首先使用封装协议（Encapsulation Protocol）对这个净荷进行GRE封装，即把乘客协议报文进行了“包装”，加上了一个GRE头部成为GRE报文；然后再把封装好的原始报文和GRE头部封装在IP报文中，这样就可完全由IP层负责此报文的前向转发（Forwarding）。通常把这个负责前向转发的IP协议称为传输协议（Delivery Protocol或者Transport Protocol）。
根据传输协议的不同，可以分为GRE over IPv4和GRE over IPv6两种隧道模式。
3. 解封装的过程
解封装过程和加封装的过程相反。
l Router B从Tunnel接口收到IP报文，检查目的地址；
l 如果发现目的地是本路由器，则Router B剥掉此报文的IP报头，交给GRE协议处理（进行检验密钥、检查校验和及报文的序列号等）；
l GRE协议完成相应的处理后，剥掉GRE报头，再交由X协议对此数据报进行后续的转发处理。
说明：
GRE收发双方的加封装、解封装处理，以及由于封装造成的数据量增加，会导致使用GRE后设备的数据转发效率有一定程度的下降。
GRE的安全选项
为了提高GRE隧道的安全性，GRE还支持由用户选择设置Tunnel接口的识别关键字（或称密钥），和对隧道封装的报文进行端到端校验。
在RFC1701中规定：
l 若GRE报文头中的Key标识位置1，则收发双方将进行通道识别关键字的验证，只有Tunnel两端设置的识别关键字完全一致时才能通过验证，否则将报文丢弃。
l 若GRE报文头中的Checksum标识位置1，则校验和有效。发送方将根据GRE头及Payload信息计算校验和，并将包含校验和的报文发送给对端。接收方对接收到的报文计算校验和，并与报文中的校验和比较，如果一致则对报文进一步处理，否则丢弃。
应用范围
GRE主要能实现以下几种服务类型：
1. 多协议的本地网通过单一协议的骨干网传输
图4 多协议本地网通过单一协议骨干网传输
上图中，Group 1和Group 2是运行Novell IPX协议的本地网，Team 1和Team 2是运行IP协议的本地网。通过在Router A和Router B之间采用GRE协议封装的隧道（Tunnel），Group 1和Group 2、Team 1和Team 2可以互不影响地进行通信。
2. 扩大了步跳数受限协议（如RIP）的网络的工作范围
图5 扩大网络工作范围
两台终端之间的步跳数超过15，它们将无法通信。而通过在网络中使用隧道（Tunnel）可以隐藏一部分步跳，从而扩大网络的工作范围。
3. 将一些不能连续的子网连接起来，用于组建VPN
图6 Tunnel连接不连续子网
运行Novell IPX协议的两个子网Group 1和Group 2分别在不同的城市，通过使用隧道可以实现跨越广域网的VPN。
4. 与IPSec结合使用
图7 GRE-IPSec隧道应用
对于诸如路由协议、语音、视频等数据先进行GRE封装，然后再对封装后的报文进行IPSec的加密处理。