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04-三层技术-IP业务配置指导

12-GRE配置

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12-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、MPLS、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。

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HundredGigE1/0/1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HundredGigE1/0/1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(HundredGigE1/0/1)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。

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  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。

3. 组建VPN

图1-5 组建VPN

 

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。

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)

·              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。

·              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BGP或OSPF动态路由,在Tunnel接口、与私网相连的接口上分别使能BGP或OSPF动态路由协议,由BGP或OSPF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 tunnelsourcedestinationtunnel dfbit enabletunnel 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

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接口上未设置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,未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,未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)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)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

退回系统视图

quit

-

(可选)配置丢弃含有IPv4兼容IPv6地址的IPv6报文

tunnel discard ipv4-compatible-packet

缺省情况下,不会丢弃含有IPv4兼容IPv6地址的IPv6报文

 

1.3  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1-2 GRE显示和维护

操作

命令

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

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(本命令的详细介绍,请参见“三层技术-IP业务命令参考”中的“隧道”)

reset counters interface [ tunnel [ number ] ]

 

1.4  GRE典型配置举例

1.4.1  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1-6 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Switch A和Switch B之间路由可达。

 

(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HundredGigE1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchA] interface hundredgige 1/0/3

[SwitchA-HundredGigE1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchA-HundredGigE1/0/3] 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HundredGigE1/0/3加入业务环回组1。

[SwitchB] interface hundredgige 1/0/3

[SwitchB-HundredGigE1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchB-HundredGigE1/0/3] 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  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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