有关K8s calico IPIP模式的一些疑惑和思考

K8s Calico IPIP模式解析

转载于 2025-10-21 18:30:02 发布 · 19 阅读

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疑问：
calico的IPIP模式的隧道是不是只是抽象概念，物理上实际是不存在这个网络隧道的，数据包还是通过路由器进行跨网段传输连接的。
答：
Calico 的 IPIP 模式中的“隧道”在物理链路（如网线、光纤）上并不存在一条专属的、独立的物理通道，但从网络协议和数据包处理的角度看，它是一个真实存在的逻辑隧道。数据包确实是通过底层网络（包括路由器）进行传输的。

下面我们分层次来深入解析：

1. “物理上不存在” —— 理解是对的

没有专用物理线路：IPIP 隧道不是像光纤专线那样的一条物理隔离的线路。它不占用独立的网线或端口。
共享底层网络：封装后的 IPIP 数据包和其他普通网络流量（如 SSH、HTTP）一样，共享物理交换机、路由器和网络链路。
依赖路由转发：正如你所说，当两个宿主机（Node）处于不同子网时，封装后的 IPIP 数据包必须依靠路由器根据其外层 IP 头（源=Node A, 目的=Node B）进行跨网段路由。没有底层路由，IPIP 隧道无法工作。

从这个角度看，“物理上不存在专属隧道”是完全正确的。

2. “但隧道是真实存在的” —— 从逻辑和协议层面看

尽管没有物理隔离，IPIP 隧道在逻辑上和协议处理上是真实存在的，体现在：

数据包结构被真实修改：
原始数据包（Pod IP → Pod IP）被完整地封装进一个新的 IP 包中。
新增了一个外层 IP 头（Node IP → Node IP）。
协议类型（Protocol）被设置为 4（代表 IP-in-IP 封装）。
这个结构是真实存在于网络中的，可以用 tcpdump 抓包清晰地看到。

内核网络栈的明确处理：
在源节点，Linux 内核的 tun 或 ipip 驱动会主动执行封装操作。
在目标节点，内核会识别到协议号为 4 的 IP 包，并由 IPIP 模块执行解封装，还原出原始数据包。
这个过程是主动的、有状态的、可编程的网络行为，不是抽象概念。

创建了逻辑通信路径：
这个封装-传输-解封装的过程，在两个节点之间建立了一条逻辑上的端到端路径。
它使得 Pod 网络（通常是 Overlay 网络）与底层物理网络（Underlay）解耦。Pod 可以跨子网通信，而无需物理网络感知 Pod IP。

3. 类比：IPIP 隧道就像“信中信”

想象你要寄一封信给另一个城市的朋友，但你只想让他看到信的内容，不想让邮局知道内容。

原始信件（内层包）：你写给朋友的信（Pod → Pod）。
封装：你把这封信装进一个信封，写上你朋友家的地址（Node → Node），并在信封上注明“IP-in-IP”。
邮寄（路由）：邮局（路由器）只看外层地址，把它从你家邮局送到朋友家邮局。
解封装：朋友收到后，拆开外层信封，取出你写的原始信件。
物理上：信件是通过邮局的通用运输系统（公路、飞机）传递的，没有专车。
逻辑上：你和朋友之间完成了一次“加密通信”，建立了一条“信任通道”。

这就是 IPIP 隧道的本质。