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GRE技术介绍


GRE

GRE简介

协议简介

GREGeneric Routing Encapsulation,通用路由封装)协议是对某些网络层协议(如IPIPX)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VPNVirtual 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,在封装IP报文头后,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 IPv4GRE 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 BTunnel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。

RFC1701中规定:

l              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              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 1Group 2是运行Novell IPX协议的本地网,Team 1Team 2是运行IP协议的本地网。通过在Router ARouter B之间采用GRE协议封装的隧道(Tunnel),Group 1Group 2Team 1Team 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 1Group 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. 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。

 

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