有关K8s calico IPIP模式的一些疑惑和思考

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。

  1. 原始信件(内层包):你写给朋友的信(Pod → Pod)。
  2. 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"。
  3. 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。
  4. 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。

✅ 最终结论

维度 是否存在

:--- :---

物理专属线路 ❌ 不存在,共享底层网络

数据包封装/解封装 ✅ 真实发生,可抓包验证

内核协议栈处理 ✅ 真实存在,由 IPIP 模块处理

逻辑通信路径 ✅ 存在,形成 Overlay 网络

依赖路由器跨网段 ✅ 必须依赖,外层包靠路由

所以,IPIP 隧道是"逻辑真实、物理共享"。它不是一个虚无的抽象,而是一种利用现有网络基础设施(包括路由器)构建虚拟通信路径的真实技术。你所说的"数据包还是通过路由器传输"是完全正确的,但这正是 IPIP 隧道得以实现的基础。