GRE协议在民航通信网中的应用

宋德龙

摘要：为解决民航通信网不同节点的远距离传输，引用GRE协议在公网上搭建专用通信隧道。本文介绍了民航通信网的相关概念和有关性质，并解释GRE协议的原理和在民航通信网中的作用，进而使得管制信息顺利传输，提升了运行效率。

关键词:GRE协议；信息传输

Abstract:To solve the long -distance transmission of different nodes of the Civil Aviation Communication Network, the GRE protocol is cited to set up a special communication tunnel on the public network. This article introduces the relevant concepts and related nature of the Civil Aviation Communication Network, and explains the principles of the GRE protocol and the role of the Civil Aviation Communication Network, which in turn has made control information smoothly and improved operational efficiency.

Keywords: GRE protocol; information transmission

0、引言

随着全球民航业的迅速发展，民航通信网（ATN）取代了ATM网络，成为了关键的基础设施在承载民航数据通信传输，保障民航安全生产业务的关键基础平台，是新一代的民航专用通信网络。在通信范围来看，它属于地面通信类[1]。民航通信网包括传输网、IP业务承载网和TDM业务承载网三大网络。其中，传输网是民航通信网的底层物理传输网，提供传输通道，并实现中继资源的调度及业务的综合传送；业务承载网构建在传输网之上，实现各类业务接入的有效承载。按照业务传输特性，业务承载分为IP、TDM业务承载网。整个网络覆盖民航局、民航管理局、监管局、空管系统、机场、及航空公司，涉及节点762个，并配套有网络安全设备及综合网管系统。综上，它不仅在飞行安全中起着关键作用，而且对于提高民航运输效率、优化航班调度、提升旅客体验等方面也起着不可忽视的作用。

根据国际民航组织提出的观点，民航数据的通信应具有以下几个特点：(1)保持信息的完整。即应用的数据必须被可靠地传输，数据链网络在向目的地终端发送时其数据的内容顺序必须与始发时相同。(2)必须支持优先等级的划分。即高等级的飞行安全的信息不得被传输非安全等级信息所延误。(3)提供足够的冗余度。即能够支持所有的空中交通管理应用通信和提供合理的延迟特性。

本文主要分析民航通信网的概念、节点覆盖范围以及其在民航领域中的重要应用。由于民航通信的特殊要求，两终端之间的物理距离可能相差几百公里甚至更多。同一类别的管制信息系统的两个终端所处的位置不在同一个机房内，但是信息的传递、系统的运行要求这两个终端在同一个子网内。进而应用GRE隧道协议建立逻辑连接，来解决远距离传输的。

1、GRE协议

中国民航的通信网络经过几代的更新迭代，引用了许多通信协议进行业务的传输，需要一种兼容性更好的封装协议。因此通用路由封装协议GRE（Generic Routing Encapsulation）应运而生，它可以对某些网络层协议（如IPX、ATM、IPv6、AppleTalk等）的数据报文进行封装，使这些被封装的数据报文能够在另一个网络层协议（如IPv4）中传输的协议[2]。

GRE提供了将一种协议的报文封装在另一种协议报文中的机制，是一种三层隧道封装技术，使报文可以通过GRE隧道进行一种二层的透明传输，解决异地网络的传输问题，并扩展了受跳数限制的网络协议的工作范围。GRE实现机制简单，对隧道两端的设备负担小，有效利用了原有的网络架构，降低成本。GRE隧道可以封装组播数据，和IPSec结合使用时可以保证语音、视频等组播业务的安全。GRE隧道将不连续的子网连接起来，用于组建VPN，实现企业总部和分支间安全的连接。

1.1、GRE的实现过程

报文在GRE隧道中传输包括封装和解封装两个过程。

图1 GRE隧道技术的封装原理

根据报文头中的目的地址在路由表或转发表中查找出接口，确定如何转发此报文。发现出接口为GRE Tunnel接口，则In:PE路由对报文进行GRE封装，即添加GRE头。根据骨干网传输协议为IP，给报文加上IP头。IP头的源地址就是隧道源地址，目的地址就是隧道目的地址。根据该IP头的目的地址（即隧道目的地址），在骨干网路由表中查找相应的出接口并发送报文。上述就是封装的全过程，然后可以在骨干网中传输。其报文头如图2所示。

图2 封装后的报文结构

报文传输至EG路由器后，进行解封装操作。分析IP头发现报文的目的地址为本设备，则Eg:PE去掉IP头后交给GRE协议处理。GRE协议剥掉GRE报头，获取某协议原始报文，再进行后续的转发处理。

1.2、GRE协议的优势

GRE协议具有以下几点优势：（1）GRE隧道技术能够处理各种协议的数据包，并且对于网络拓扑的变化有很好的适应性；（2）它可以轻松地扩展到大型网络，并支持多种路由协议；（3）相对于其他隧道技术（如IPsec），GRE协议相对简单，实现和配置相对容易；（4）在需要安全通信时，通常需要与其他安全协议（如IPsec）结合使用，以确保数据的机密性和完整性。

3、结论

最后，GRE隧道技术是一种灵活、扩展性强的隧道协议，可以用于在民航通信网上传输管制信息数据包，并在不同区域之间建立连接。通过GRE隧道技术，各空管站可以实现安全的虚拟私有网络连接，或者连接不同类型的网络，从而满足不同场景下的通信需求。

参考文献

[1]郭启龙.浅谈民航通信网络发展[J].中国新通信,2014,000(022):25-25.DOI:10.3969/j.issn.1673-4866.2014.22.019.

[2]罗圣,何秀全.校园网中GRE隧道技术的应用[J].中国教育网络, 2011(12):2.DOI:10.3969/j.issn.1672-9781.2011.12.041.