1.1 GRE概述

IPSec VPN用于在两个端点之间提供安全的IP通信，但只能加密并传播单播数据，无法加密和传输语音、视频、动态路由协议信息等组播数据流量。 通用路由封装协议GRE（Generic Routing Encapsulation）提供了将一种协议的报文封装在另一种协议报文中的机制，是一种隧道封装技术。GRE可以封装组播数据，并可以和IPSec结合使用，从而保证语音、视频等组播业务的安全。

1.2 应用场景

• GRE用来对某些网络层协议如IPX的报文进行封装，使这些被封装的报文能够在另一网络层协议（如IP）中传输。GRE可以解决异种网络的传输问题。
• IPSec VPN技术可以创建一条跨越共享公网的隧道，从而实现私网互联。IPSec VPN能够安全传输IP报文，但是无法在隧道的两个端点之间运行RIP和OSPF等路由协议。GRE可以将路由协议信息封装在另一种协议报文（例如IP）中进行传输。

• 使用GRE可以克服IGP协议的一些局限性。例如，RIP路由协议是一种距离矢量路由协议，最大跳数为15,。如果网络直径超过15，设备将无法通信。这种情况下，可以使用GRE技术在两个网络节点之间搭建隧道，隐藏它们之间的跳数，扩大网络的工作范围。

• GRE本身并不支持加密，因而通过GRE隧道传输的流量是不加密的。将IPSec技术与GRE相结合，可以先建立GRE隧道对报文进行GRE封装，然后再建立IPSec隧道对报文进行加密，以保证报文传输的完整性和私密性。

1.3 GRE报文结构

GRE封装报文后，封装前的报文称为净荷，封装前的报文协议称为乘客协议，然后GRE会封装GRE头部，GRE成为封装协议，也叫运载协议，最后负责对封装后的报文进行转发的协议称为传输协议。

GRE封装和解封装报文的过程如下：

1. 设备从连接私网的接口接收到报文后，检查报文头中的目的IP地址字段，在路由器查找出接口，如果发现出接口是隧道接口，则将报文发送给隧道模块进行处理。
2. 隧道模块接收到报文后首先根据乘客协议的类型和当前GRE隧道配置的校验和参数，对报文进行GRE封装，即添加GRE报文头。
3. 然后，设备给报文添加传输协议报文头，即IP报文头，该IP报文头的源地址就是隧道源地址，目的地址就是隧道目的地址。
4. 最后，设备根据新添加的IP报文头目的地址，在路由表中查找相应的出接口，并发送报文，之后，封装后的报文将在公网中传输。
5. 接收端设备从连接公网的接口收到报文后，首先分析IP报文头，如果发现协议类型字段的值为47，表示协议为GRE，于是出接口将报文交给GRE模块处理。GRE模块去掉IP报文头和GRE报文头，并根据GRE报文头的协议类型字段，发现此报文的乘客协议为私网中运行的协议，于是将报文交给该协议处理。

1.4 GRE关键字验证

• 关键字（Key）验证是指对隧道接口进行验证，这种安全机制可以防止错误接收到来自其他设备的报文。关键字字段是一个四字节长的数值，若GRE报文头中的K位为1，则在GRE报文头中会插入关键字字段。只有隧道两端配置的关键字完全一致时才能通过验证，否则报文将被丢弃。

1.5 Keepalive监测

• Keepalive检测功能用于在任意时刻检测隧道链路是否处于Keepalive状态，即检测隧道对端是否可达。如果对端不可达，隧道连接就会及时关闭，避免形成数据空洞。使能Keepalive检测功能后，GRE隧道本端会定期向对端发送Keepalive探测报文。若对端可达，则本端会收到对端的回应报文；若对端不可达，则收不到对端的回应报文。如果在隧道一端配置了Keepalive功能，无论对端是否配置Keepalive，配置的Keepalive功能在该端都生效。隧道对端收到Keepalive探测报文，无论是否配置Keepalive，都会给源端发送一个回应报文。
• 使能Keepalive检测功能后，GRE隧道的源端会创建一个计数器，并周期性地发送Keepalive探测报文，同时进行不可达计数。每发送一个探测报文，不可达计数加1。
• 如果源端在计数器值达到预先设置的值之前收到回应报文，则表明对端可达。如果计数器值达到预先设置的重试次数，源端还是没有收到回应报文，则认为对端不可达。此时，源端将关闭隧道连接。

1.6 GRE配置