1.GRE协议简介
GRE（General Routing Encapsulation ，通用路由封装）是对某些网络层协议(如IP和IPX)的数据报文进行封装，使这些被封装的报文能够在另一网络层协议(如IP)中传输。此外 GRE协议也可以作为VPN的第三层隧道协议连接两个不同的网络，为数据的传输提供一个透明的通道。
GRE主要有以下特点：
- 机制简单，无需维持状态，对隧道两端设备的CPU负担小；
- 本身不提供数据的加密，如果需要加密，可以与IPSec结合使用；
- 不提供流量控制和QoS
2. GRE报文格式
- Payload （净荷）： 系统接收到的需要封装和路由的原始数据报；
- Passenger Protocol（乘客协议）：报文封装之前所属的协议称为乘客协议
- Encapsulation Protocol（封装协议）：用来封装乘客协议的协议称为封装协议，这里的GRE便是一个封装协议，也成为运载协议(Carrier Protocol);
- Transport Protocol（传输协议）：负责对封装后的报文进行转发的协议称为传输协议；不同于传输层协议。
GRE头部各字段含义：
| 字段 | 长度 | 含义 |
|---|---|---|
| C | 1bit | 校验和验证标识。设置为1，表示Checksum字段生效；0表示Checksum字段不生效 |
| K | 1bit | 关键字标识。设置为1，表示头部中Key字段生效；0表示Key字段不生效 |
| Recursion | 3bits | 用来表示报文被封装的层数。每封装一次该值加1，最多封装3次 |
| Flags | 5bits | 预留。值为0 |
| Version | 3bits | 版本号。值为0 |
| Protocol Type | 16bits | 乘客协议类型 |
| Checksum | 16bits | 对GRE头部和负载计算校验和。只有当C为1时有效 |
| Key | 32bits | 关键字信息。隧道接收端用于对收到的报文进行验证，只有当K为1时有效；此外也用于一对多的GRE隧道 |
| 其他 | 暂未使用，其值固定填充０ |
3. GRE报文封装与解封装
3.1 报文封装
- 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；
- X协议检查报文头中的目的地址域来确定如何路由此包；
- 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；
- Tunnel接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。
3.2 报文解封装
- Router B从Tunnel接口收到IP报文，检查目的地址；
- 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）；
- 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。
随着报文的封装、解封装,会导致有效数据传输效率降低, 从而导致设备对GRE数据转发速率降低。
4. 应用范围
GRE(点对点类型)主要应用于一下几种环境：
4.1 多协议的本地网通过单一协议的骨干网传输
上图中：Group 1和Group 2是运行Novell IPX协议的本地网，Team 1和Team 2是运行IP协议的本地网。通过在Router A和Router B之间采用GRE协议封装的隧道，Group 1和Group 2、Team 1和Team 2可以互不影响地进行通信
4.2 扩大了跳数受限协议（如RIP）的工作范围
两台终端之间的跳数超过15（RIP路由协议），它们将无法通信。通过在网络中使用隧道可以隐藏一部分跳数，从而扩大网络的工作范围
4.3 将一些不能连续的子网连接起来，用于组建VPN
运行Novell IPX协议的两个子网Group 1和Group 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.
4.4 和IPsec结合使用
GRE可以和IPsec结合使用，即对于路由协议、语音、视频等数据先进行GRE封装，再对封装后的报文进行IPsec的加密处理，以提高数据在隧道中传输的安全性
