概述

GRE是一种最传统的隧道协议，其根本功能就是要实现隧道功能，通过隧道连接的两个远程网络就如同直连，GRE在两个远程网络之间模拟出直连链路，从而使网络间达到直连的效果，为此，GRE需要完成多次封装，总共有3次，换句话说，就是在GRE隧道中传输的数据包都有3个包头，因为我们只谈IP协议，所以GRE中的IP数据包是一层套一层，总共有3个IP地址。GRE在实现隧道时，需要创建虚拟直连链路，GRE实现的虚拟直连链路可以认为是隧道，隧道是模拟链路，所以隧道两端也有IP地址，但隧道需要在公网中找到起点和终点，所以隧道的源和终点分别都以公网IP地址结尾，该链路是通过GRE协议来完成的，隧道传递数据包的过程分为3步：

1．接收原始IP数据包当作乘客协议，原始IP数据包包头的IP地址为私有IP地址。

2．将原始IP数据包封装进GRE协议，GRE协议称为封装协议（Encapsulation Protocol），封装的包头IP地址为虚拟直连链路两端的IP地址。

3．将整个GRE数据包当作数据，在外层封装公网IP包头，也就是隧道的起源和终点，从而路由到隧道终点。

GRE隧道中传输的数据包格式如下：

注：

★其中公网IP包头部分也称为传输协议（Transport Protocol）

★GRE会在原始IP数据包之外，额外多封装24字节或28字节，具体视GRE模式而定。

以下图为例，解释GRE传输数据过程：

GRE要在远程路由器之间创建虚拟直连链路，也就是隧道（Tunnel），如果没有该隧道，GRE不能完成隧道功能，隧道是GRE最基本的功能，也是GRE所有功能；上图环境中，当上海分公司R2将数据包IP地址封装为192.168.1.4发往北京分公司的R4时，GRE操作过程如下：

1．假设R1与R3的GRE虚拟直连链路（隧道）已经建立，隧道链路两端的地址分别为1.1.1.1和2.2.2.2，隧道两端的起源和终点分别为100.1.1.1和200.1.1.1。

2．R1收到目标IP为192.168.1.4的数据包后，将原始数据包当作乘客数据包封装进GRE协议中，并且添加GRE包头，包头中源IP为隧道本端地址1.1.1.1，包头中目标IP为隧道对端地址1.1.1.2，从而完成GRE数据包的封装。

3．在封装了GRE隧道地址的数据包外面封装GRE隧道起源IP地址，该IP地址为公网地址，即源IP为100.1.1.1，目标IP为隧道终点200.1.1.1，最后将数据包发出去。

封装后的数据包如下：

数据包被发到Internet之后，所有路由器只根据数据包最外面的公网IP进行转发，也就是只根据公网目标IP地址200.1.1.1来转发，直到数据包到达公网IP的真正目的地后，即到达R3（IP：200.1.1.1）之后，公网IP包头才会被剥开，当R3剥开数据包的公网IP包头后，发现GRE包头，发现目标IP为1.1.1.2，从而得知自己就是GRE隧道的终点，所以继续将GRE包头剥开，最后发现目标IP地址为192.168.1.4，然后将数据包发往192.168.1.4（路由器R4）。

通过以上GRE过程，上海分公司R2直接通过私有IP地址192.168.1.4，最终成功与北京分公司R4通信。