GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封装）协议是对某些网络层协议（IPX, AppleTalk, IP,etc.）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IP）中传输。这是GRE最初的定义，最新的GRE封装规范，已经可以封装二层数据帧了，如PPP帧、MPLS等。在RFC2784中，GRE的定义是“X over Y”，X和Y可以是任意的协议。GRE真的变成了“通用路由封装”了。
GRE采用了Tunnel（隧道）技术，是VPN（Virtual Private Network）的第三层隧道协议。Tunnel是一个虚拟的点对点的连接，提供了一条通路使封装的数据报文能够在这个通路上传输，并且在一个Tunnel的两端分别对数据报进行封装及解封装。
GRE加封装过程如下：
1、Router A 收到X 协议报文后，首先交由X 协议处理
2、X 协议检查报文头中的目的地址域来确定如何路由此包
3、若报文的目的地址要经过Tunnel 才能到达，则设备将此报文发给相应的Tunnel 接口
4、Tunnel 口收到此报文后进行GRE 封装，在封装IP 报文头后，设备根据此IP 包的目的地址及路由表对报文进行转发，从相应的网络接口发送出去。
5、Router A根据封装的IP报文头的目的地址，查找路由表，对封装后的报文进行转发。
GRE协议实际上是一种封装协议，它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，使报文能够在异种网络中传输。异种报文传输的通道称为tunnel(隧道)。GRE隧道不能配置二层信息，但可以配置IP地址。GRE利用为隧道指定的实际物理接口完成转发，转发过程如下：
(1) 所有发往远端VPN的原始报文，首先被发送到隧道源端；
(2) 原始报文在隧道源端进行GRE封装，填写隧道建立时确定的隧道源地址和目的地址，然后再通过公共IP网络转发到远端VPN网络。
GRE封装后的报文格式：
图1.GRE协议栈
图2.GRE封装格式
GRE解封装过程：与加封装过程相反
注：GRE收发双方的加封装、解封装处理，以及由于封装造成的数据量增加，会导致使用GRE后设备的数据转发效率有一定程度的下降。
总结起来，GRE的封装过程如下：当报文需要经由隧道接口处理时，IP层的输出函数调用tunnel接口的输出函数进行加封装处理。加封装处理结束后，再进行IP转发。GRE隧道对端的解封装过程如下：当IP层接收到GRE报文，检查到外层IP报文头部中的协议号是47时（UDP为17，TCP为6，ICMP为1），那么，IP层输入入口函数会根据协议开关表，直接调用GRE的解封装处理函数，对GRE解封装。解封装完成后，再将原始数据报文送入IP输入队列中，以便进行进一步的传输。
转自：http://www.pbsvpn.com/article/20150330110849.html
参考：http://baike.baidu.com/view/3871502.htm#3