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06-三层技术-IP业务配置

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09-GRE配置

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09-GRE配置


1 GRE

1.1  GRE简介

GRE(Generic Routing Encapsulation,通用路由封装)协议用来对某种协议(如IP、以太网)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IP)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

 

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Tunnel0)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GRE Key验证、校验和验证、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。

提示

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。

 

1.1.3  GRE安全机制

GRE支持GRE Key验证、校验和验证两种安全机制。

1. GRE Key验证

通过GRE Key验证可以检查报文的合法性。

发送方在发送的报文中携带其本地配置的GRE Key。接收方收到报文后,将报文中的GRE Key与接收方本地配置的GRE Key进行比较,如果一致则对报文进行进一步处理,否则丢弃该报文。

2. GRE校验和验证

通过GRE校验和验证可以检查报文的完整性。

发送方根据GRE头及Payload信息计算校验和,并将包含校验和信息的报文发送给对端。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行进一步处理,否则丢弃该报文。

1.1.4  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

 

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。

1.1.5  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)

·     RFC 2890:Key and Sequence Number Extensions to 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。

·     隧道两端可以根据各自的实际应用需要决定是否要开启GRE报文校验和功能。如果本端开启了GRE报文校验和功能,则会在发送的报文中携带校验和信息,由对端来对报文进行校验和验证。对端是否对收到的报文进行校验和验证,取决于报文中是否携带校验和信息,与对端的配置无关。

·     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。

表1-1 配置GRE over IPv4隧道

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建模式为GRE over IPv4隧道的Tunnel接口,并进入该Tunnel接口视图

interface tunnel interface-number mode gre

缺省情况下,设备上不存在任何Tunnel接口

在隧道的两端应配置相同的隧道模式,否则可能造成报文传输失败

设置Tunnel接口的IPv4地址或IPv6地址

IPv4地址的配置方法,请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“IP地址”

IPv6地址的配置方法,请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“IPv6基础”

缺省情况下,Tunnel接口上没有设置IPv4地址和IPv6地址

乘客协议为IPv4时,需要配置Tunnel接口的IPv4地址;乘客协议为IPv6时,需要配置Tunnel接口的IPv6地址

设置隧道的源端地址或源接口

source { ip-address | interface-type interface-number }

缺省情况下,没有设置隧道的源端地址和源接口

如果设置的是隧道的源端地址,则该地址将作为封装后隧道报文的源IPv4地址;如果设置的是隧道的源接口,则该接口的主IP地址将作为封装后隧道报文的源IPv4地址

设置隧道的目的端地址

destination ip-address

缺省情况下,没有设置隧道的目的端地址

隧道的目的端地址是对端从GRE隧道上接收报文的实际物理接口的地址,该地址将作为封装后隧道报文的目的IPv4地址

(可选)配置接口描述信息

description text

缺省情况下,接口描述信息为“该接口的接口名 Interface”

(可选)配置Tunnel接口的MTU值

mtu size

缺省情况下:

隧道接口的状态始终为Down时,Tunnel接口的MTU值为64000;

隧道接口的状态当前为Up时,隧道的MTU值为根据隧道目的地址查找路由而得到的出接口的MTU值减隧道封装报文头长度。

(可选)配置Tunnel接口的期望带宽

bandwidth bandwidth-value

缺省情况下,接口的期望带宽=接口的最大速率÷1000(kbit/s)

接口的期望带宽会影响链路开销值。

(可选)设置封装后隧道报文的ToS

tunnel tos tos-value

缺省情况下,封装后隧道报文的ToS值与封装前原始IP报文的ToS值相同

(可选)设置封装后隧道报文的TTL值

tunnel ttl ttl-value

缺省情况下,封装后隧道报文的TTL值为255

(可选)开启GRE的keepalive功能,并配置keepalive报文发送周期及最大发送次数

keepalive [ interval [ times ] ]

缺省情况下,GRE的keepalive功能处于关闭状态

(可选)开启GRE报文校验和功能

gre checksum

缺省情况下,GRE报文校验和功能处于关闭状态

(可选)设置GRE类型Tunnel接口的GRE Key

gre key key-number

缺省情况下,没有设置GRE类型Tunnel接口的GRE Key

隧道两端必须设置相同的GRE Key,或者都不设置GRE Key

(可选)设置封装后隧道报文的DF(Don’t Fragment,不分片)标志

tunnel dfbit enable

缺省情况下,未设置隧道报文的不分片标志,即转发隧道报文时允许分片

(可选)恢复当前接口的缺省配置

default

-

(可选)关闭Tunnel接口

shutdown

Tunnel接口不处于Administratively DOWN状态

 

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。

·     隧道两端可以根据各自的实际应用需要决定是否要开启GRE报文校验和功能。如果本端开启了GRE报文校验和功能,则会在发送的报文中携带校验和信息,由对端来对报文进行校验和验证。对端是否对收到的报文进行校验和验证,取决于报文中是否携带校验和信息,与对端的配置无关。

·     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。

表1-2 配置GRE over IPv6隧道

操作

命令

说明

进入系统视图

system-view

-

创建模式为GRE over IPv6隧道的Tunnel接口,并进入该Tunnel接口视图

interface tunnel interface-number mode gre ipv6

缺省情况下,设备上不存在任何Tunnel接口

在隧道的两端应配置相同的隧道模式,否则可能造成报文传输失败

设置Tunnel接口的IPv4地址或IPv6地址

IPv4地址的配置方法,请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“IP地址”

IPv6地址的配置方法,请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“IPv6基础”

缺省情况下,Tunnel接口上没有设置IPv4地址和IPv6地址

乘客协议为IPv4时,需要配置Tunnel接口的IPv4地址;乘客协议为IPv6时,需要配置Tunnel接口的IPv6地址

设置隧道的源端地址或源接口

source { ipv6-address | interface-type interface-number }

缺省情况下,没有设置隧道的源端地址和源接口

如果设置的是隧道的源端地址,则该地址将作为封装后隧道报文的源IPv6地址;如果设置的是隧道的源接口,则该接口的地址将作为封装后隧道报文的源IPv6地址

设置隧道的目的端地址

destination ipv6-address

缺省情况下,没有设置隧道的目的端地址

隧道的目的端地址是对端从GRE隧道上接收报文的实际物理接口的地址,该地址将作为封装后隧道报文的目的IPv6地址

(可选)配置接口描述信息

description text

缺省情况下,接口描述信息为“该接口的接口名 Interface”

(可选)配置Tunnel接口的MTU值

mtu size

缺省情况下:

隧道接口的状态始终为Down时,Tunnel接口的MTU值为64000;

隧道接口的状态当前为Up时,隧道的MTU值为根据隧道目的地址查找路由而得到的出接口的MTU值减隧道封装报文头长度。

(可选)配置Tunnel接口的期望带宽

bandwidth bandwidth-value

缺省情况下,接口的期望带宽=接口的最大速率÷1000(kbit/s)

接口的期望带宽会影响链路开销值。

(可选)设置封装后隧道报文的ToS

tunnel tos tos-value

缺省情况下,封装后隧道报文的ToS值与封装前原始IP报文的ToS值相同

(可选)设置封装后隧道报文的TTL值

tunnel ttl ttl-value

缺省情况下,封装后隧道报文的TTL值为255

(可选)开启GRE报文校验和功能

gre checksum

缺省情况下,GRE报文校验和功能处于关闭状态

(可选)设置GRE类型Tunnel接口的GRE Key

gre key key-number

缺省情况下,没有设置GRE类型Tunnel接口的GRE Key

隧道两端必须设置相同的GRE Key,或者都不设置GRE Key

(可选)恢复当前接口的缺省配置

default

-

(可选)关闭Tunnel接口

shutdown

Tunnel接口不处于Administratively DOWN状态

 

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

操作

命令

显示Tunnel接口的相关信息

display interface [ tunnel [ number ] ] [ brief [ description | down ] ]

显示Tunnel接口的IPv6相关信息(本命令的详细介绍,请参见“三层技术-IP业务命令参考”中的“IPv6基础”)

display ipv6 interface [ tunnel [ number ] ] [ brief ]

清除Tunnel接口的统计信息

reset counters interface [ tunnel [ number ] ]

 

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

AC和Device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。通过在AC和Device之间建立GRE over IPv4隧道,实现两个私有网络的互联。

2. 组网图

图1-5 GRE over IPv4隧道应用组网图

 

3. 配置步骤

说明

在开始下面的配置之前,假设设备各接口的地址都已配置完毕,并且AC和Device之间路由可达。

 

(1)     配置AC

# 创建Tunnel0接口,并指定隧道模式为GRE over IPv4隧道。

[AC] interface tunnel 0 mode gre

# 配置Tunnel0接口的IP地址。

[AC-Tunnel0] ip address 10.1.2.1 255.255.255.0

# 配置Tunnel0接口的源端地址(AC的Vlan-interface101的IP地址)。

[AC-Tunnel0] source 1.1.1.1

# 配置Tunnel0接口的目的端地址(Device的GE1/0/2的IP地址)。

[AC-Tunnel0] destination 2.2.2.2

[AC-Tunnel0] quit

# 配置从AC经过Tunnel0接口到Group 2的静态路由。

[AC] ip route-static 10.1.3.0 255.255.255.0 tunnel 0

(2)     配置Device

# 创建Tunnel0接口,并指定隧道模式为GRE over IPv4隧道。

[Device] interface tunnel 0 mode gre

# 配置Tunnel0接口的IP地址。

[Device-Tunnel0] ip address 10.1.2.2 255.255.255.0

# 配置Tunnel0接口的源端地址(Device的GE1/0/2的IP地址)。

[Device-Tunnel0] source 2.2.2.2

# 配置Tunnel0接口的目的端地址(AC的Vlan-interface101的IP地址)。

[Device-Tunnel0] destination 1.1.1.1

[Device-Tunnel0] quit

# 配置从Device经过Tunnel0接口到Group 1的静态路由。

[Device] ip route-static 10.1.1.0 255.255.255.0 Tunnel 0

4. 验证配置

# 查看AC的Tunnel接口状态。

[AC] display interface tunnel 0

Tunnel0

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel0 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum transmission unit: 64000

Internet address: 10.1.2.1/24 (primary)

Tunnel source 1.1.1.1 (Vlan-interface101), 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Device的Tunnel接口状态。

[Device] display interface tunnel 0

Tunnel0

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel0 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum transmission unit: 64000

Internet address: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Device可以Ping通AC上Vlan-interface100的地址。

[Device] 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AC和Device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1-6 GRE over IPv6隧道应用组网图

 

3. 配置步骤

说明

在开始下面的配置之前,假设设备各接口的地址都已配置完毕,并且AC和Device之间路由可达。

 

(1)     配置AC

# 创建Tunnel0接口,并指定隧道模式为GRE over IPv6隧道。

[AC] interface tunnel 0 mode gre ipv6

# 配置Tunnel0接口的IP地址。

[AC-Tunnel0] ip address 10.1.2.1 255.255.255.0

# 配置Tunnel0接口的源端地址(AC的Vlan-interface101的IP地址)。

[AC-Tunnel0] source 2002::1:1

# 配置Tunnel0接口的目的端地址(Device的Vlan-interface101的IP地址)。

[AC-Tunnel0] destination 2001::2:1

[AC-Tunnel0] quit

# 配置从AC经过Tunnel0接口到Group 2的静态路由。

[AC] ip route-static 10.1.3.0 255.255.255.0 tunnel 0

(2)     配置Device

# 创建Tunnel0接口,并指定隧道模式为GRE over IPv6隧道。

[Device] interface tunnel 0 mode gre ipv6

# 配置Tunnel0接口的IP地址。

[Device-Tunnel0] ip address 10.1.2.2 255.255.255.0

# 配置Tunnel0接口的源端地址(Device的GE1/0/2的IP地址)。

[Device-Tunnel0] source 2001::2:1

# 配置Tunnel0接口的目的端地址(AC的Vlan-interface101的IP地址)。

[Device-Tunnel0] destination 2002::1:1

[Device-Tunnel0] quit

# 配置从Device经过Tunnel0接口到Group 1的静态路由。

[Device] ip route-static 10.1.1.0 255.255.255.0 tunnel 0

4. 验证配置

# 查看AC的Tunnel接口状态。

[AC] display interface tunnel 0

Tunnel0

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel0 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum transmission unit: 64000

Internet address: 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Device的Tunnel接口状态。

[Device] display interface tunnel 0

Tunnel0

Current state: UP

Line protocol state: UP

Description: Tunnel0 Interface

Bandwidth: 64kbps

Maximum transmission unit: 64000

Internet address: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Device可以Ping通AC上Vlan-interface100的地址。

[Device] 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 gredebugging tunnel定位。这里仅就一种错误进行分析。

1. 故障现象

图1-7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1-7 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Tunnel0接口到10.2.0.0/16的路由;在Device C是否有经过Tunnel0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 0

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