ubantu与CentOS虚拟机之间搭建GRE隧道
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0. 前言
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 02.1.1 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：
2.3 ping包测试通讯链路：
这里有一点需要注意：Linux系统可能开了iptables过滤功能，因此在ping时出现了类似" ICMP host 192.168.1.13 unreachable - admin prohibited, length 116"信息，详情如下：
百度一下,在两台虚拟机上都执行如下操作即可：
iptables -F
然后在ping包测试，数据可通：
至此，基本GRE隧道环境搭建成功。
3. GRE隧道跨(公)网连接不同子网地址主机
3.1 拓扑环境
目的： 通过GRE隧道将20.1.2.1/24、20.1.3.2/24两个子网连接起来进行通讯。
3.2 Ubantu配置
3.2.1 配置ens33子接口IP
ifconfig eth0:1 192.168.100.1/24
查看接口配置如下：
3.2.2 添加另一个GRE隧道接口并up
ip tunnel add Tunnel-2 mode gre local 192.168.100.1 remote 192.168.100.2
ifconfig Tunnel-2 up
3.2.3 配置隧道接口IP
ifconfig Tunnel-2 20.1.2.1/24
3.2.4 添加对端子网路由表
由于本端没有对端子网20.1.3.0/24的路由，因此需要添加路由，将该网段报文引入到Tunnel-2接口，这样便可以通过GRE隧道进行封装。
route add -net 20.1.3.0/24 gw 20.1.2.1
3.3 CentOS配置
3.3.1 配置ens33子接口IP
ifconfig ens33:1 192.168.100.2/24
3.3.2 添加另一个GRE隧道接口并up
ip tunnel add Tunnel-2 mode gre remote 192.168.100.1 local 192.168.100.2
ifconfig Tunnel-2 up
结果如下：
3.3.3 配置隧道接口IP
ifconfig Tunnel-2 20.1.3.1/24
3.3.4 添加对端子网路由表
由于本端没有对端子网20.1.2.0/24的路由，因此需要添加路由，将该网段报文引入到Tunnel-2接口，这样便可以通过GRE隧道进行封装。
route add -net 20.1.2.0/24 gw 20.1.3.1
3.4 ping测试链路连通性
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