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1 GRE

1.1 GRE简介

1.1.1 GRE封装后的报文格式

1.1.2 GRE隧道原理

1.1.3 应用场景

1.1.4 协议规范

1.2 配置GRE over IPv4隧道

1.3 配置GRE over IPv6隧道

1.4 GRE显示和维护

1.5 GRE典型配置举例

1.5.1 GRE over IPv4隧道典型配置举例

1.5.2 GRE over IPv6隧道典型配置举例

1.6 常见配置错误举例

1 GRE

1.1  GRE简介

GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封装）协议用来对任意一种网络层协议（如IPv6）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（如IPv4）中传输。封装前后数据报文的网络层协议可以相同，也可以不同。封装后的数据报文在网络中传输的路径，称为GRE隧道。GRE隧道是一个虚拟的点到点的连接，其两端的设备分别对数据报文进行封装及解封装。

1.1.1  GRE封装后的报文格式

图1-1 GRE封装后的报文格式

如图1-1所示，GRE封装后的报文包括如下几个部分：

·     净荷数据（Payload packet）：需要封装和传输的数据报文。净荷数据的协议类型，称为乘客协议（Passenger Protocol）。乘客协议可以是任意的网络层协议。

·     GRE头（GRE header）：采用GRE协议对净荷数据进行封装所添加的报文头，包括封装层数、版本、乘客协议类型、校验和信息、Key信息等内容。添加GRE头后的报文称为GRE报文。对净荷数据进行封装的GRE协议，称为封装协议（Encapsulation Protocol）。

·     传输协议的报文头（Delivery header）：在GRE报文上添加的报文头，以便传输协议对GRE报文进行转发处理。传输协议（Delivery Protocol或者Transport Protocol）是指负责转发GRE报文的网络层协议。设备支持IPv4和IPv6两种传输协议：当传输协议为IPv4时，GRE隧道称为GRE over IPv4隧道；当传输协议为IPv6时，GRE隧道称为GRE over IPv6隧道。

1.1.2  GRE隧道原理

图1-2 IPv6协议网络通过GRE隧道互连

下面以图1-2的网络为例说明IPv6协议的报文通过GRE隧道穿越IPv4网络进行传输的过程。

(1)     Device A从连接IPv6 network 1的接口收到IPv6报文后，查找路由表判定此报文需要通过GRE隧道模式的Tunnel接口（本例中为Tunnel1）转发，并将报文发给相应的Tunnel接口。

(2)     GRE隧道模式的Tunnel接口收到此IPv6报文后，先在报文前封装上GRE头，再封装上IPv4头。IPv4头中的源地址为隧道的源端地址（本例中为Device A的GigabitEthernet1/0/1接口的IP地址），目的地址为隧道的目的端地址（本例中为Device B的GigabitEthernet1/0/1接口的IP地址）。

(3)     Device A根据封装的IPv4头中的目的地址查找路由表，将封装后的IPv4报文通过GRE隧道的实际物理接口（GigabitEthernet1/0/1）转发出去。

(4)     封装后的IPv4报文通过GRE隧道到达隧道的目的端设备Device B后，由于报文的目的地是本设备，且IPv4头中的协议号为47（表示封装的报文为GRE报文），Device B将此报文交给GRE协议进行解封装处理。

(5)     GRE协议先剥离掉此报文的IPv4头，再对报文进行报文序列号检查等处理，处理通过后再剥离掉报文的GRE头，将报文交给IPv6协议进行后续的转发处理。

1.1.3  应用场景

GRE主要有以下几种应用场景。

1. 通过单一协议的骨干网连接采用不同协议的网络

图1-3 通过单一协议的骨干网连接采用不同协议的网络

如图1-3所示，IPv6 network 1和IPv6 network 2是运行IPv6协议的网络，IPv4 network 1和IPv4 network 2是运行IPv4协议的网络。在Device A和Device B之间建立GRE隧道，可以使IPv6 network 1和IPv6 network 2、IPv4 network 1和IPv4 network 2通过骨干网互不影响地进行通信，实现两地互通。

2. 扩大网络的工作范围

图1-4 扩大网络的工作范围

在IP网络中，报文的TTL值最大为255。如果两台设备之间的跳数超过255，它们将无法通信。通过在网络中使用GRE隧道可以隐藏一部分跳数，从而扩大网络的工作范围。如图1-4所示，使用了GRE隧道之后，Host A和Host B之间的跳数减少为3跳，GRE隧道经过的设备中只有隧道两端的设备（Device A和Device D）参与跳数计算。

3. 组建VPN

图1-5 组建VPN

如图1-5所示，属于VPN 1的两个站点Site 1和Site 2分别位于不同的城市，通过使用GRE隧道可以实现跨越广域网连接VPN 1的两个站点。

4. 与IPsec配合使用

图1-6 GRE over IPsec隧道应用

如图1-6所示，GRE可以和IPsec（IP Security，IP安全）配合使用，通过建立GRE over IPsec隧道，对路由协议、语音、视频等数据先进行GRE封装，再对封装后的报文进行IPsec处理。二者配合使用的优势如下：

·     提高数据在隧道中传输的安全性。

·     解决IPsec只能处理单播报文的问题。GRE可以支持组播、广播和非IP报文，先对这些报文进行GRE封装，使其成为普通的单播报文。然后，IPsec就可以对其进行进一步的处理。

·     简化IPsec的配置。由于所有报文都先经过GRE封装后再进行IPsec处理，因此只要根据GRE隧道的源/目的端地址来定义需要IPsec保护的数据流即可，不需要关注原始报文的源/目的地址，从而简化了IPsec的配置。

GRE和IPsec还有另外一种配合方式，即IPsec over GRE隧道。但这种方式不能充分利用二者的优势，一般不推荐使用。

关于IPsec的详细介绍请参见“安全配置指导”中的“IPsec”。

1.1.4  协议规范

与GRE相关的协议规范有：

·     RFC 1701：Generic Routing Encapsulation (GRE)

·     RFC 1702：Generic Routing Encapsulation over IPv4 networks

·     RFC 2784：Generic Routing Encapsulation (GRE)

1.2  配置GRE over IPv4隧道

配置GRE over IPv4隧道时，需要注意：

·     隧道两端必须都配置隧道的源端地址和目的端地址，且本端配置的源端地址（目的端地址）应该与对端配置的目的端地址（源端地址）相同。

·     在同一台设备上，隧道模式相同的Tunnel接口建议不要同时配置完全相同的源端地址和目的端地址。

·     如果封装前报文的目的地址与Tunnel接口的地址不在同一个网段，则必须配置通过Tunnel接口到达报文目的地址的路由，以便需要进行封装的报文能正常转发。用户可以配置静态路由，指定到达报文目的地址的路由出接口为本端Tunnel接口；也可以配置动态路由，在Tunnel接口、与私网相连的接口上分别使能动态路由协议，由动态路由协议来建立通过Tunnel接口转发的路由表项。

·     在Tunnel接口上配置的隧道目的端地址不能与Tunnel接口的地址在同一网段。

·     需要先创建业务类型为Tunnel的业务环回组，将设备上未使用的某个二层以太网接口加入该业务环回组。关于业务环回组的详细介绍，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“业务环回组”。

·     关于Tunnel接口的详细介绍，关于interface tunnel、source、destination、tunnel dfbit enable和tunnel discard ipv4-compatible-packet命令以及Tunnel接口下更多配置命令的详细介绍，请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“隧道”。

表1-1 配置GRE over IPv4隧道

1.3  配置GRE over IPv6隧道

配置GRE over IPv6隧道时，需要注意：

·     隧道两端必须都配置隧道的源端地址和目的端地址，且本端配置的源端地址（目的端地址）应该与对端配置的目的端地址（源端地址）相同。

·     在同一台设备上，隧道模式相同的Tunnel接口建议不要同时配置完全相同的源端地址和目的端地址。

·     如果封装前报文的目的地址与Tunnel接口的地址不在同一个网段，则必须配置通过Tunnel接口到达报文目的地址的路由，以便需要进行封装的报文能正常转发。用户可以配置静态路由，指定到达报文目的地址的路由出接口为本端Tunnel接口；也可以配置动态路由，在Tunnel接口、与私网相连的接口上分别使能动态路由协议，由动态路由协议来建立通过Tunnel接口转发的路由表项。

·     在Tunnel接口上配置的隧道目的端地址不能与Tunnel接口的地址在同一网段。

·     需要先创建业务类型为Tunnel的业务环回组，将设备上未使用的某个二层以太网接口加入该业务环回组。关于业务环回组的详细介绍，请参见“二层技术-以太网交换配置指导”中的“业务环回组”。

·     关于Tunnel接口的详细介绍，关于interface tunnel、source、destination和tunnel discard ipv4-compatible-packet命令以及Tunnel接口下更多配置命令的详细介绍，请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“隧道”。

表1-2 配置GRE over IPv6隧道

1.4  GRE显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后GRE的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除Tunnel接口的统计信息。

表1-3 GRE显示和维护

1.5  GRE典型配置举例

1.5.1  GRE over IPv4隧道典型配置举例

1. 组网需求

Switch A和Switch B分别连接IPv4私有网络Group 1和Group 2。这两个私有网络都使用私网地址，且属于同一个VPN。通过在Switch A和Switch B之间建立GRE隧道，实现两个私有网络的互联。

2. 组网图

图1-7 GRE over IPv4隧道应用组网图

3. 配置步骤

(1)     配置Switch A

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为Tunnel。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口GigabitEthernet1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchA] interface gigabitethernet 1/0/3

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] quit

# 创建Tunnel1接口，并指定隧道模式为GRE over IPv4隧道。

[SwitchA] interface tunnel 1 mode gre

# 配置Tunnel1接口的IP地址。

[SwitchA-Tunnel1] ip address 10.1.2.1 255.255.255.0

# 配置Tunnel1接口的源端地址（Switch A的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchA-Tunnel1] source vlan-interface 101

# 配置Tunnel1接口的目的端地址（Switch B的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchA-Tunnel1] destination 2.2.2.2

[SwitchA-Tunnel1] quit

# 配置从Switch A经过Tunnel1接口到Group 2的静态路由。

[SwitchA] ip route-static 10.1.3.0 255.255.255.0 tunnel 1

(2)     配置Switch B

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为Tunnel。

<SwitchB> system-view

[SwitchB] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口GigabitEthernet1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchB] interface gigabitethernet 1/0/3

[SwitchB-GigabitEthernet1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchB-GigabitEthernet1/0/3] quit

# 创建Tunnel1接口，并指定隧道模式为GRE over IPv4隧道。

[SwitchB] interface tunnel 1 mode gre

# 配置Tunnel1接口的IP地址。

[SwitchB-Tunnel1] ip address 10.1.2.2 255.255.255.0

# 配置Tunnel1接口的源端地址（Switch B的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchB-Tunnel1] source vlan-interface 101

# 配置Tunnel1接口的目的端地址（Switch A的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchB-Tunnel1] destination 1.1.1.1

[SwitchB-Tunnel1] quit

# 配置从Switch B经过Tunnel1接口到Group 1的静态路由。

[SwitchB] ip route-static 10.1.1.0 255.255.255.0 Tunnel 1

4. 验证配置

# 查看Switch A的Tunnel接口状态。

[SwitchA] display interface tunnel 1

Tunnel1

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel1 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum Transmit Unit: 1476

Internet Address is 10.1.2.1/24 Primary

Tunnel source 1.1.1.1, destination 2.2.2.2

Tunnel keepalive disabled

Tunnel TTL 255

Tunnel protocol/transport GRE/IP

    GRE key disabled

    Checksumming of GRE packets disabled

Last clearing of counters: Never

Last 300 seconds input rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Last 300 seconds output rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Input: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

Output: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

# 查看Switch B的Tunnel接口状态。

[SwitchB] display interface tunnel 1

Tunnel1

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel1 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum Transmit Unit: 1476

Internet Address is 10.1.2.2/24 Primary

Tunnel source 2.2.2.2, destination 1.1.1.1

Tunnel keepalive disabled

Tunnel TTL 255

Tunnel protocol/transport GRE/IP

    GRE key disabled

    Checksumming of GRE packets disabled

Last clearing of counters: Never

Last 300 seconds input rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Last 300 seconds output rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Input: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

Output: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

# 从Switch B可以Ping通Switch A上Vlan-interface100的地址。

[SwitchB] ping -a 10.1.3.1 10.1.1.1

Ping 10.1.1.1 (10.1.1.1) from 10.1.3.1: 56 data bytes, press CTRL_C to break

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=0 ttl=255 time=11.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=1 ttl=255 time=1.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=2 ttl=255 time=0.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=3 ttl=255 time=0.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=4 ttl=255 time=0.000 ms

--- Ping statistics for 10.1.1.1 ---

5 packet(s) transmitted, 5 packet(s) received, 0.0% packet loss

round-trip min/avg/max/std-dev = 0.000/2.400/11.000/4.317 ms

1.5.2  GRE over IPv6隧道典型配置举例

1. 组网需求

运行IPv4协议的两个子网Group 1和Group 2通过IPv6网络相连。通过在Switch A和Switch B之间建立GRE over IPv6隧道，实现两个子网穿越IPv6网络互联。

2. 组网图

图1-8 GRE over IPv6隧道应用组网图

3. 配置步骤

(1)     配置Switch A

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为Tunnel。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口GigabitEthernet1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchA] interface gigabitethernet 1/0/3

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] quit

# 创建Tunnel1接口，并指定隧道模式为GRE over IPv6隧道。

[SwitchA] interface tunnel 1 mode gre ipv6

# 配置Tunnel1接口的IP地址。

[SwitchA-Tunnel1] ip address 10.1.2.1 255.255.255.0

# 配置Tunnel1接口的源端地址（Switch A的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchA-Tunnel1] source 2002::1:1

# 配置Tunnel1接口的目的端地址（Switch B的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchA-Tunnel1] destination 2001::2:1

[SwitchA-Tunnel1] quit

# 配置从Switch A经过Tunnel1接口到Group 2的静态路由。

[SwitchA] ip route-static 10.1.3.0 255.255.255.0 tunnel 1

(2)     配置Switch B

# 创建业务环回组1，并配置服务类型为Tunnel。

<SwitchB> system-view

[SwitchB] service-loopback group 1 type tunnel

# 将接口GigabitEthernet1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchB] interface gigabitethernet 1/0/3

[SwitchB-GigabitEthernet1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchB-GigabitEthernet1/0/3] quit

# 创建Tunnel1接口，并指定隧道模式为GRE over IPv6隧道。

[SwitchB] interface tunnel 1 mode gre ipv6

# 配置Tunnel1接口的IP地址。

[SwitchB-Tunnel1] ip address 10.1.2.2 255.255.255.0

# 配置Tunnel1接口的源端地址（Switch B的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchB-Tunnel1] source 2001::2:1

# 配置Tunnel1接口的目的端地址（Switch A的Vlan-interface101的IP地址）。

[SwitchB-Tunnel1] destination 2002::1:1

[SwitchB-Tunnel1] quit

# 配置从Switch B经过Tunnel1接口到Group 1的静态路由。

[SwitchB] ip route-static 10.1.1.0 255.255.255.0 tunnel 1

4. 验证配置

# 查看Switch A的Tunnel接口状态。

[SwitchA] display interface tunnel 1

Tunnel1

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel1 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum Transmit Unit: 1456

Internet Address is 10.1.2.1/24 Primary

Tunnel source 2002::1:1, destination 2001::2:1

Tunnel TTL 255

Tunnel protocol/transport GRE/IPv6

    GRE key disabled

    Checksumming of GRE packets disabled

Last clearing of counters: Never

Last 300 seconds input rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Last 300 seconds output rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Input: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

Output: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

# 查看Switch B的Tunnel接口状态。

[SwitchB] display interface tunnel 1

Tunnel1

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel1 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum Transmit Unit: 1456

Internet Address is 10.1.2.2/24 Primary

Tunnel source 2001::2:1, destination 2002::1:1

Tunnel TTL 255

Tunnel protocol/transport GRE/IPv6

    GRE key disabled

    Checksumming of GRE packets disabled

Last clearing of counters: Never

Last 300 seconds input rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Last 300 seconds output rate: 0 bytes/sec, 0 bits/sec, 0 packets/sec

Input: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

Output: 0 packets, 0 bytes, 0 drops

# 从Switch B可以Ping通Switch A上Vlan-interface100的地址。

[SwitchB] ping -a 10.1.3.1 10.1.1.1

Ping 10.1.1.1 (10.1.1.1) from 10.1.3.1: 56 data bytes, press CTRL_C to break

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=0 ttl=255 time=2.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=1 ttl=255 time=1.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=2 ttl=255 time=1.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=3 ttl=255 time=0.000 ms

56 bytes from 10.1.1.1: icmp_seq=4 ttl=255 time=1.000 ms

--- Ping statistics for 10.1.1.1 ---

5 packet(s) transmitted, 5 packet(s) received, 0.0% packet loss

round-trip min/avg/max/std-dev = 0.000/1.000/2.000/0.632 ms

1.6  常见配置错误举例

GRE的配置相对比较简单，但要注意配置的一致性，大部分的错误都可以使用调试命令debugging gre和debugging tunnel定位。这里仅就一种错误进行分析。

1. 故障现象

如图1-9所示，Tunnel两端接口配置正确且Tunnel两端可以ping通，但Host A和Host B之间却无法ping通。

图1-9 GRE排错示例

2. 故障分析

出现该故障的原因可能是Device A或Device C上没有到达对端网络的路由。

3. 故障排除

(1)     在Device A和Device C分别执行display ip routing-table命令，观察在Device A是否有经过Tunnel1接口到10.2.0.0/16的路由；在Device C是否有经过Tunnel1接口到10.1.0.0/16的路由。

(2)     如果不存在上述路由，则在系统视图下使用ip route-static命令添加静态路由。以Device A为例，配置如下：

[DeviceA] ip route-static 10.2.0.0 255.255.0.0 tunnel 1