GRE 隧道 (Generic Routing Encapsulation, 通用路由封装) 是一种能够在不同网络之间传输各种类型流量的隧道协议。它允许在公共网络或不受信任的网络上创建虚拟的点对点连接，通常用于连接远程站点或在分支机构之间传递流量。在 Cisco 设备上配置 GRE 隧道是一项常见的任务，尤其是在需要连接多个网络段或实现多协议封装时。
1. GRE 隧道概述
GRE 是一种轻量级的隧道协议，最初设计用来封装 IP 数据包。它可以封装任何三层协议的数据包（如 IPX、AppleTalk、IPv4/IPv6）并通过隧道传输。由于 GRE 的协议独立性，它广泛应用于各种网络架构中。
GRE 隧道的工作方式是将原始数据包封装在一个新的 IP 头中，从而形成一个 GRE 数据包。这个 GRE 数据包然后通过物理网络传输到目的地。在目的地，外部的 IP 和 GRE 头会被移除，原始数据包被恢复并转发到其最终目的地。
2. GRE 隧道的应用场景
GRE 隧道广泛应用于以下场景：
- 多协议网络连接：GRE 可以在不同网络之间封装多种协议的数据包，适用于需要连接多个异构网络的环境。
- 虚拟专用网 (VPN)：在早期，GRE 隧道与 IPsec 结合使用，以实现虚拟专用网络 (VPN) 的构建。在这种配置中，GRE 提供封装功能，而 IPsec 提供加密和安全功能。
- 拓扑隐藏：GRE 隧道可以隐藏网络拓扑，确保网络结构的保密性和安全性。
- 跨越不支持路由协议的网络：当某些路由协议无法直接通过中间网络传输时，可以通过 GRE 隧道进行封装和传输。
3. 配置 GRE 隧道的基本步骤
在 Cisco 设备上配置 GRE 隧道可以分为以下几个步骤：
- 配置隧道接口：创建并配置 GRE 隧道接口。
- 设置源和目的地址：指定隧道的源和目的地 IP 地址。
- 配置静态路由或动态路由协议：确保隧道流量的路由。
3.1 配置隧道接口
首先，需要在 Cisco 路由器上创建一个逻辑隧道接口。隧道接口的配置类似于物理接口，但它是一个虚拟接口，专门用于隧道化流量。可以使用以下命令创建隧道接口：
interface Tunnel0
Tunnel0 是隧道接口的名称，你可以根据需要创建多个隧道接口，例如 Tunnel1, Tunnel2 等。
3.2 设置源和目的地址
在创建了隧道接口之后，需要配置隧道的源地址和目的地址。源地址通常是路由器的一个物理接口地址，而目的地址是远程路由器的接口地址。
interface Tunnel0
ip address 10.1.1.1 255.255.255.252
tunnel source GigabitEthernet0/1
tunnel destination 192.168.2.1
在这个配置中：
ip address 10.1.1.1 255.255.255.252：为隧道接口分配 IP 地址。tunnel source GigabitEthernet0/1：指定隧道源地址为路由器GigabitEthernet0/1接口的 IP 地址。tunnel destination 192.168.2.1：指定隧道目的地址为远程设备的 IP 地址192.168.2.1。
3.3 配置路由
为了让数据包通过隧道传输，必须配置静态路由或使用动态路由协议。在本示例中，使用静态路由：
ip route 192.168.3.0 255.255.255.0 Tunnel0
这个命令告诉路由器所有到达 192.168.3.0/24 网段的流量都通过 Tunnel0 接口转发。
4. GRE 隧道的高级配置
Cisco 设备上可以通过多种高级配置选项来优化和增强 GRE 隧道的功能。
4.1 GRE 隧道的加密
虽然 GRE 本身不提供加密，但可以将 GRE 与 IPsec 结合使用，以确保隧道流量的安全性。这种结合配置通常用于构建安全的 VPN 连接。
首先，配置 IPsec 的加密和认证：
crypto isakmp policy 1
encr aes
authentication pre-share
group 2
crypto isakmp key cisco123 address 192.168.2.1
接着，配置 IPsec 保护 GRE 隧道：
crypto ipsec transform-set MYSET esp-aes esp-sha-hmac
crypto map MYMAP 10 ipsec-isakmp
set peer 192.168.2.1
set transform-set MYSET
match address 101
然后，将 IPsec 映射应用到物理接口：
interface GigabitEthernet0/1
crypto map MYMAP
通过这种配置，所有通过 GigabitEthernet0/1 发送到 192.168.2.1 的 GRE 隧道流量都将受到 IPsec 的保护。
4.2 GRE Keepalive 配置
为了监控隧道的健康状态，可以配置 GRE Keepalive。这将定期发送探测包，以确保隧道的可用性。配置命令如下：
interface Tunnel0
keepalive 10 3
在这个例子中，keepalive 10 3 表示每 10 秒发送一次探测包，如果连续 3 次探测失败，隧道将被标记为不可用。
4.3 多点 GRE 隧道
多点 GRE (Multipoint GRE, mGRE) 是 GRE 的一种扩展，允许在同一隧道接口上创建多个 GRE 隧道终端。mGRE 通常与动态多点 VPN (DMVPN) 结合使用。
在 Cisco 设备上配置 mGRE 的示例如下：
interface Tunnel0
ip address 10.1.1.1 255.255.255.0
tunnel source GigabitEthernet0/1
tunnel mode gre multipoint
在这个配置中，tunnel mode gre multipoint 启用了多点 GRE 模式。
5. GRE 隧道的常见问题及故障排除
配置 GRE 隧道时可能会遇到各种问题，以下是一些常见问题及其故障排除方法：
- 隧道不可达：检查隧道的源和目的地址是否正确配置，确保中间网络没有阻止 GRE 流量。
- 数据包丢失或延迟：可能是由于 MTU 问题，确保隧道接口的 MTU 设置合理，避免数据包分片或丢弃。
- IPsec 加密失败：检查 IPsec 配置，确保双方的加密和认证参数匹配。
- 路由问题：如果流量没有通过隧道传输，检查路由表，确保正确配置了静态路由或动态路由协议。
6. GRE 隧道与其他隧道协议的比较
GRE 是一种简单且广泛支持的隧道协议，但它并不是唯一的选择。根据网络需求，其他隧道协议如 IPsec、L2TP、MPLS 等也可以考虑使用。以下是 GRE 与其他隧道协议的一些比较：
- IPsec 隧道：提供强大的加密和认证功能，适用于需要高安全性的环境。相比之下，GRE 更适合用于协议封装和多点连接场景。
- L2TP 隧道：常用于远程访问 VPN，封装层次更低，适合需要较低延迟的应用。
- MPLS 隧道：用于服务提供商网络，支持更复杂的流量工程和服务质量管理。
7. GRE 隧道的最佳实践
在实际部署中，以下是一些配置 GRE 隧道的最佳实践建议：
- 安全性：尽管 GRE 本身不加密，但在敏感数据传输时，建议与 IPsec 结合使用以提高安全性。
- 性能优化：配置合适的 MTU 和 TCP MSS 值，避免数据包分片问题，并确保最佳传输性能。
- 监控与维护：启用 GRE Keepalive 功能，以实时监控隧道的可用性，并定期检查隧道的状态。
