在学习ipsec过程中，一般都会涉及到ipsec的局限性：ipsec协议是一种点对点协议，不支持组播，也不能保护组播、广播报文。因此ipsec协议无法用于音视频会议等场合，此时通常的解决办法是采用GRE Over IPSec. 给出的解释是：GRE协议可以封装组播、广播报文，但是无法对业务内容进行加密；而ipsec可以对报文进行加密，但是无法封装组播和广播报文。因此将两种协议结合，因而GRE over IPSec协议应运而生。但是我找了很多资料(其实没有多少)，都没有找到为什么GRE协议支持封装组播和广播报文，而ipsec不行；他们作为点对点协议，为什么GRE可以而IPsec不行呢？ 因为没有找到答案，所以不能证实自己的想法正确与否，于是通过搭建GRE隧道环境，学习Linux内核中GRE隧道的操作配置原则，希望能从中得到些许启发。

搭建GRE隧道环境实际上是很简单的，因为Linux内核已经支持了GRE隧道，因此直接在虚拟机(ubantu和CentOS)里进行简单的配置即可完成操作。

1. Linux内核支持的隧道类型

目前Linux内核已经支持多种隧道类型，包括：IPIP隧道，GRE隧道，... 。其余这几个我也没见过。当然除了这几种，还有ipsec协议，l2tp协议，可以的是我目前都还没有用过，实在是暴殄天物，罪过罪过

下面通过搭建两组拓扑环境，来学习GRE隧道的基本规则，然后在此基础上分析下GRE和IPSEC在组播和广播报文封装的表现出不同行为的可能原因(另写一遍文章喽)。

2. GRE隧道跨(公)网连接相同子网地址主机

2.1 拓扑环境：

家里设备有限，只有一台电脑，还是通过无线网卡来上网的，因此拓扑环境比较寒酸，其实这些并不重要，只需明白我的两台虚拟机Ubantu和CentOS通过桥接的方式连在一起，网络上可以通讯即可。

现在，我准备将两个地址分别为10.1.2.1/24、10.1.2.2/24的两台主机(假的，只是个IP地址而已)通过GRE隧道连接起来进行通讯。原则上这两个地址属于不同的子网中(Ubantu中的子网和CentOS中的子网，只是这两个子网的网段相同仅此而已)，无法直接通讯。

2.1 ubantu配置：

首先，我确定了下该虚拟机中是否存在gre相关的接口，结果当然是没有了。

root@ubantu:/home/toney# ifconfig -a ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 192.168.1.10 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.1.255 inet6 2409:8a00:18e9:810:141:383c:ac6f:8b11 prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 2409:8a00:18e9:810:f8dd:500e:b1a:463b prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 fe80::8e84:574c:7a8b:440a prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ether 00:0c:29:fb:db:ad txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 3581 bytes 1030105 (1.0 MB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 1177 bytes 114532 (114.5 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536 inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host> loop txqueuelen 1000 (Local Loopback) RX packets 160 bytes 12920 (12.9 KB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 160 bytes 12920 (12.9 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0

2.1.1 添加GRE隧道

ip tunnel add Tunnel-1 mode gre remote 192.168.1.13 local 192.168.1.10

添加GRE隧道时,需要指定隧道的名称，我这里叫做Tunnel-1; 因为要搭建GRE类型隧道，因此mode为gre。而GRE隧道的地址为192.168.1.13<========>192.168.1.10。

由于是第一次执行此命令，底层实际上安装上了gre隧道相关的驱动。用户只有在此基础上才能配置GRE隧道，不过，无需担心，内核自动完成。

如果在添加隧道时不指定remote和local地址，也是可以的，它实际上是只是安装gre隧道相关驱动。下面是添加隧道时没有指定remote和local地址时的结果：

 root@ubantu:/home/toney# ip tunnel add Tunnel-1 cannot determine tunnel mode (ipip, gre, vti or sit) root@ubantu:/home/toney# ifconfig -a ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 192.168.1.10 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.1.255 inet6 2409:8a00:18e9:810:141:383c:ac6f:8b11 prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 2409:8a00:18e9:810:200d:99e2:4f3d:cb6f prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 fe80::8e84:574c:7a8b:440a prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ether 00:0c:29:fb:db:ad txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 5038 bytes 5896155 (5.8 MB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 2744 bytes 309264 (309.2 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536 inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host> loop txqueuelen 1000 (Local Loopback) RX packets 164 bytes 15044 (15.0 KB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 164 bytes 15044 (15.0 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 root@ubantu:/home/toney# ip tunnel add Tunnel-1 mode gre add tunnel "gre0" failed: File exists root@ubantu:/home/toney# ifconfig -a ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 192.168.1.10 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.1.255 inet6 2409:8a00:18e9:810:141:383c:ac6f:8b11 prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 2409:8a00:18e9:810:200d:99e2:4f3d:cb6f prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 fe80::8e84:574c:7a8b:440a prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ether 00:0c:29:fb:db:ad txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 5097 bytes 5900501 (5.9 MB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 2766 bytes 311496 (311.4 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 erspan0: flags=4098<BROADCAST,MULTICAST> mtu 1450 ether 00:00:00:00:00:00 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 gre0: flags=128<NOARP> mtu 1452 unspec 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 txqueuelen 1000 (UNSPEC) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 gretap0: flags=4098<BROADCAST,MULTICAST> mtu 1462 ether 00:00:00:00:00:00 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536 inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host> loop txqueuelen 1000 (Local Loopback) RX packets 164 bytes 15044 (15.0 KB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 164 bytes 15044 (15.0 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 root@ubantu:/home/toney# root@ubantu:/home/toney# lsmod | grep gre ip_gre 28672 0 ip_tunnel 24576 1 ip_gre gre 16384 1 ip_gre root@ubantu:/home/toney#

如果输入完整的命令，则会成功添加上Tunnel-1隧道：

root@ubantu:/home/toney# ifconfig -a Tunnel-1: flags=144<POINTOPOINT,NOARP> mtu 1476 unspec C0-A8-01-0A-00-00-00-87-00-00-00-00-00-00-00-00 txqueuelen 1000 (UNSPEC) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500 inet 192.168.1.10 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.1.255 inet6 2409:8a00:18e9:810:141:383c:ac6f:8b11 prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 2409:8a00:18e9:810:200d:99e2:4f3d:cb6f prefixlen 64 scopeid 0x0<global> inet6 fe80::8e84:574c:7a8b:440a prefixlen 64 scopeid 0x20<link> ether 00:0c:29:fb:db:ad txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 5745 bytes 5947674 (5.9 MB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 2965 bytes 329731 (329.7 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 erspan0: flags=4098<BROADCAST,MULTICAST> mtu 1450 ether 00:00:00:00:00:00 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 gre0: flags=128<NOARP> mtu 1452 unspec 00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00-00 txqueuelen 1000 (UNSPEC) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 gretap0: flags=4098<BROADCAST,MULTICAST> mtu 1462 ether 00:00:00:00:00:00 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 0 bytes 0 (0.0 B) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 0 bytes 0 (0.0 B) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536 inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0 inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host> loop txqueuelen 1000 (Local Loopback) RX packets 169 bytes 15509 (15.5 KB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 169 bytes 15509 (15.5 KB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0

2.1.2 配置GRE隧道接口IP

ip addr add 10.1.2.1/24 dev Tunnel-1

或者

ifconfig Tunnel-1 10.1.2.1/24

从添加隧道结果来看，Tunnel-1接口虽然已经成功添加，但是处于down状态，此外也没有IP地址。不，等等，那我们在添加隧道时指定的remote和local是什么呢？

它是经过GRE隧道封装后的报文IP地址，但是针对什么报文进行封装，目前我们尚未配置。

配置此接口IP的目的是：为了确定哪些报文需要进入GRE接口，然后进行隧道封装。为什么需要添加IP呢？因为我们是通过路由将报文引入到Tunnel-1接口的, 如果不填IP，那么我路由的下一条该写成什么呢，是吧。

2.1.3 激活GRE隧道接口IP

ifconfig Tunnel-1 up

或者

ip link set Tunnel-1 up

至于配置接口IP和是否up接口，没有什么先后顺序，把他们当做不同的eth接口处理即可。

2.2 CentOS配置：

CentOS虚拟机的配置和Ubantu的配置完全相同，安照此步骤操作即可。

ip tunnel add Tunnel-1 mode gre local 192.168.1.13 remote 192.168.1.10
ip link set Tunnel-1 up
ip addr add 10.1.2.2/24 dev Tunnel-1

查看配置结果r如下：

[root@toney toney]# [root@toney toney]# [root@toney toney]# ifconfig Tunnel-1  Link encap:UNSPEC  HWaddr C0-A8-01-0D-FF-FF-90-6D-00-00-00-00-00-00-00-00           inet addr:10.1.2.2  P-t-P:10.1.2.2  Mask:255.255.255.0           UP POINTOPOINT RUNNING NOARP  MTU:1476  Metric:1           RX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0           TX packets:0 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0           collisions:0 txqueuelen:0           RX bytes:0 (0.0 b)  TX bytes:0 (0.0 b) eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:0C:29:DA:34:3C           inet addr:192.168.1.13  Bcast:192.168.1.255  Mask:255.255.255.0           inet6 addr: 2409:8a00:18e9:810:20c:29ff:feda:343c/64 Scope:Global           inet6 addr: fe80::20c:29ff:feda:343c/64 Scope:Link           UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1           RX packets:3571 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0           TX packets:781 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0           collisions:0 txqueuelen:1000           RX bytes:236685 (231.1 KiB)  TX bytes:71021 (69.3 KiB) lo        Link encap:Local Loopback           inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0           inet6 addr: ::1/128 Scope:Host           UP LOOPBACK RUNNING  MTU:65536  Metric:1           RX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0           TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0           collisions:0 txqueuelen:0           RX bytes:240 (240.0 b)  TX bytes:240 (240.0 b)

路由表信息如下：