SPF计算过程

概述

讲完了LSDB我们来看SPF计算过程。这个过程会比较复杂，大家可以去反复的练习，学习一下：

• Phase 1：构建SPF树
• 根据Router-LSA和Network-LSA中的拓普信息，构建SPF树干。

• Phase 2：计算最优路由。
• 基于SPF树干和Router-LSA、Network-LSA的路由信息，计算最优路由。

1、首先SPF算法我们要根据Router-LSA和Network-LSA中的拓扑信息来去构建一个SPT树干。也就是说现在我相当于要种一颗树，对于这棵树来说它的枝干是最重要的，我把枝干搭起来之后，我再在上面去长叶子。

什么是叶子呢？

对于OSPF来说，它的路由就是挂在树干上的叶子，也就是第二个步骤，计算一个最优的路由。

2、基于SPF树干和Router-LSA和Network-LSA中的路由信息，来去计算一个最优路由。

这是SPF算法的两个过程：

• 首先计算拓扑信息，这个拓扑信息就类似于它的树干。
• 第二个，有了树干我再把路由叶子挂在这个树干上，并且在计算完成之后我必须要保证这颗拓扑树是无环的拓扑树。

实例

我们来看一下具体是怎么去构建SPF树的：

在我们的网络中每一台路由器都有自己的拓扑树，每一台路由器都认为自身是树的根节点。

这里就以RTA为例，RTA的拓扑树就认为我是根的开始，那么RTA就会作为根节点。然后去查看我自己的LSDB，并且是我自己生成的1类LSA。然后我就会看到两个拓扑信息，最后一个是路由信息，我们先不看，先要构建树的话我们要看拓扑信息。

这里的两个拓扑信息，一个是广播多路访问网络，一个是点对点，我们先来看广播多路访问网络：

Link ID：

10.1.12.2，这个是我们DR的接口IP。

Data：

10.1.12.1。这个是我连接DR的接口IP地址。这个时候我就知道了，我有个DR的接口IP地址是10.1.12.1。

然后第二个是我们的点对点网络：

Link id：

3.3.3.3，这个很明显是一个拓扑信息，我有一个邻居它的Router-id是3.3.3.3。

data：

我连接这个邻居的接口IP地址是10.1.13.1，是我自己的接口IP地址，这是两个需要去注意的拓扑信息。

然后我们把它加入到候选列表中。这个时候我们就可以画出一个节点，这个节点是DR，DR的接口IP地址是10.1.12.1。

我们可以看到这个点对点的网络其实就结束了，它再往下展开也没有什么可以展开的了。但是这个广播多路访问网络或者是NBMA网络肯定是可以往下展开的，因为我们不知道他具体的拓扑信息。

我们这里只知道DR，那么DROther是谁呢，我们不知道，因此我们还需要去查看对应的2类LSA。

那么2类LSA由谁去生成呢？就是10.1.12.2去生成。

我们可以查看DR的LSDB【display ospf lsdb network 10.1.12.2】，去查看DR的接口IP地址生成的LSA。

在这里我们根据2类LSA，我们可以发现这个广播多路访问和非广播多路访问网络中，只有两台路由器：

• 一条是RTB，2.2.2.2。
• 另外一台是RTA，1.1.1.1。

那么我们就大概知道了这个拓扑信息。实际上它们两个是直连的。我们可以认为中间的黄色路由器是一个伪节点，即一个虚拟的节点，不需要去管它。

此时RTA的拓扑信息我们都已经看完了，我们知道它有一个广播多路访问网络，或者是非广播多路访问网络。我们还知道它有一个点对点的邻居关系。

接着我们就要继续往下面去看，我们可以去看什么？

因为我们知道我有一个邻居是RTB，我们就可以【display ospf lsdb router 2.2.2.2】，这里就是去查看2.2.2.2这台路由器的router-LSA，即1类LSA。在这里我们可以看到有3条信息：

Link Type：

第一条信息是TransNet。

Link ID：

10.1.12.2。

Data：

10.1.12.2。

这里我们可以看到，我和DR相连的接口IP是相同的，证明2.2.2.2这个路由器就是DR。

这个是一个小技巧的判断，如果Link ID和data是一致的，就说明我们这个路由器在本网络中就是一个DR的角色。

我们可以发现这个网段在之前是一个RTA和RTB的邻居关系，这个类型描述的就是RTA和RTB的邻居关系，我们已经看过了，不用再看了。

接着我们发现一个新的Link id和data都为10.1.235.2，可以看到link id和我的data完全一致：

Link id：

DR的接口IP地址。

Data：

我与DR相连的接口IP地址。

两个人完全一致说明RTB这个路由器是一个DR，但是只能判断自己是DR，具体这个DR连接哪一个BDR，连接哪一个DRother我也不清楚。

我们先知道这个信息。然后接着往后看：

Link id：

4.4.4.4。

Data：

10.1.24.2。

Link Type：

点对点。说明我有一个点对点的邻居关系。

Metric：

48。

那么我们把后面两个有用的信息再去加入到候选列表中：

在这里这个候选列表中，我们首先第一个节点是RTB这台DR，即10.1.235.2，这里我们要计算它的开销。

• 这里从RTA到RTB的开销是1，再从RTB到MA网络的开销又是1，因此它的开销最后是等于2的。
• 然后第二个，4.4.4.4也是一致的，我们从RTA到RTB，它的一个开销是1，此时RTB到另一个邻居的关系，即4.4.4.4也就是RTD。此时RTB到我的点对点邻居4.4.4.4的开销是48，总共为49.

我们可以看一下，假如我们还有一个路由器是48，此时RTB到达4.4.4.4的开销是48。再去换算的话就是累加的，RTA到达RTB的开销是1，RTB到4.4.4.4的开销是48，加起来就是49了。

这个是一个简单的带宽的叠加，我们可以注意一下。

接着往后看，在之前我们针对于RTB的查看中，我们可以发现RTB在另外的一个网段也是一个DR的角色。

这个网段是10.1.235.2的这个网段，现在我们就想看一下，具体10.1.235.2它的DR和BDR、DRother的邻居关系是什么样的呢？

一样的，我们【display ospf lsdb network 10.1.235.2】，在这里我们可以看到在这一个MA网段中我们可以看到有3个邻居，RTB、RTC和RTE这三个邻居关系。

因此我们可以把网络画出来，除了RTB在这个网络中还连接了两台路由器，RTC和RTE，即3.3.3.3和5.5.5.5。

此时再去计算RTA到RTC和RTE的Metric值，这个计算是很简单的：

RTA到达RTB的Metric值是1，然后RTB到达其他的RTC、RTE的Metric值也是1，那么两个叠加起来就等于2了，这个是非常简单的。

然后我们再去注意一下，在这个候选列表的过程中我们发现之前有一个点对点的邻居关系。我们可以回顾一下：

在最早最早开始的时候，我们去查看RTA上自己生成的1类LSA的时候，我们可以看到RTA和RTC有一个点对点的邻居关系Metric是48。

然后经过我们继续往下去遍历，去计算的时候，我们发现针对于这个RTC，我们还有另外的路径可以走，相当于有两条路：

• 一种是通过P2P的路径去走。
• 一种是通过MA网络的路走过去。

通过MA网络的路走到RTC，它的Metric值明显要小，只有2。而通过点对点的路径走过去，要48的开销，比较大。

因此我们把这个候选节点给它删掉，因为它并不是一个最优的路径。

接着我们继续往后看，在RTB上面，其实我们已经把RTB所有的路由信息都看完了，接着就到了RTC，也就是3.3.3.3。

在RTC上我们继续来看一下：

• 我们可以看到它有两个路由信息10.1.235.2，这个路由信息其实就是下面这一块，这块我们已经检查过了，不用再去检查。
• 另外就是1.1.1.1，也就是RTC这个路由器，它和RTA之间还互连着。这个互连的邻居关系是点对点的。

其实这个链路类型的话，我们也在RTA的1类LSA中查看过了，也就是我们上面提到过的被删掉的候选路径。

接着我们来看RTE，最后一台路由器，为什么要看最后一台路由器呢？因为其实最开始的4.4.4.4我们已经有了相应的邻居关系，其实可以不用去查看了。

当然如果我们想去查看的话也可以查看一遍，当然去查看的话情况是和RTC一致的，我们会发现它里面的类型都已经在之前的遍历中已经描述过了，这是一个比较多余的动作，我们在这里因为时间关系省略了。

如果我们想去看一下RTD，即4.4.4.4的邻居的关系，包括网络的信息，也是可以的。

最后我们来看一下RTE，5.5.5.5这个路由器的1类LSA。

查看1类LSA：

• 首先我们的TransNet网络我们已经看过了，就不用再看了。
• 接着我们再来查看点对点网络，发现点对点网络有一个邻居关系是4.4.4.4。我们可以看到在图中可能是这样子，但是我们明显看到这已经是一个环路了。

我们之前就讲过了SPF树是一个无环的最短路径树，我们必须要保证它是没有环路的。

我们可以看一下，要保证没有环路是很简单的，我们选择从RTA到达4.4.4.4的最优路径就能保证无环了。

我们现在这里有两条路：

• RTA->RTB->4.4.4.4。
• RTA->RTB->5.5.5.5->4.4.4.4。

我们选择一个最优的路线走就可以了。通过这个图中很明显：

• 从RTA到达4.4.4.4，经过RTA->RTB->4.4.4.4这条路线的话，它的Metric值是1+48，最后等于49。
• 另外一条计算RTA->RTB->5.5.5.5->4.4.4.4，RTB到达多路访问网络，再通过5.5.5.5，再到4.4.4.4，这条路线的Metric的值明显是更大的。即1+1+48，很明显是等于50。

这里并不是一个最优的链路，因此我们就不去选它，最后我们把候选加入到总的列表的是，开销为49的路径。

计算最优路由

• 从根节点开始一次添加各节点LSA中的路由信息。
• 添加顺序为各节点加入SPF树的顺序。

最后我们从RTA出发，计算出了RTA自己的SPF树。然后根据这个SPF树，我们知道StubNet，我们把每一个StubNet都加入到树干上去，这个时候就相当于加入了不同的叶子。

然后我们再根据SPF树，去计算出到每一个叶子的Metric值，来进行一个累加和叠加，这个就是我们计算最优路径的一个过程。