視頻版講解>>>>>>>>>>>>>>>>>>>OSPF最短路徑樹構建與路由計算練習（一）

在 OSPF 協議的學習中，“紙上談兵” 不如 “實戰推演”—— 尤其是以特定路由器為主視角，從 LSA（鏈路狀態通告）解析到 SPF 樹繪制，再到路由表驗證的全流程，更是理解 OSPF 路由計算邏輯的關鍵。本文將以 R1 為核心視角，結合設備實操，一步步拆解 SPF 樹構建細節，帶你吃透 OSPF 最短路徑計算的底層邏輯。

一、前期鋪墊：明確網絡環境與 DR 身份

在繪制 SPF 樹前，需先理清網絡拓撲與核心參數 —— 這直接決定了 LSA 的生成規則與 SPF 樹的拓撲結構。

1.1 核心網絡拓撲

本次實戰的網絡包含 2 個關鍵網段，4 臺路由器（R1、R2、R3、R4），拓撲特性如下：

? 廣播型網段（10.1.123.0/24）：連接 R1、R2、R3，網絡類型為默認以太網（需選舉 DR/BDR），是 SPF 樹的 “核心交匯點”；

? 點到點網段（10.1.34.0/24）：僅連接 R3 與 R4，默認 PPP 模式（無需 DR/BDR），屬于 “分支網段”。

1.2 驗證 R3 的 DR 身份

OSPF 廣播型網段的 DR（指定路由器）是二類 LSA 的唯一生成者，也是 SPF 樹中 “偽節點” 的載體，必須優先確認。 由于設備啟動順序為 “先啟動 R3”，根據 OSPF DR 選舉規則（優先級默認 1，先啟動設備優先），R3 應成為 10.1.123.0/24 網段的 DR。通過設備命令驗證： 進入 R3 的 G0/0/0 接口（屬于廣播網段），執行display ospf interface，截圖中清晰顯示 “Interface State: DR”，且 DR IP 為 10.1.123.3（R3 的接口 IP），確認 DR 身份無誤。

二、SPF 樹繪制全流程（R1 主視角）

SPF 樹的繪制邏輯是 “從 R1 自身出發，逐臺解析 LSA 信息，先標拓撲節點，再掛路由信息”—— 每一步都需對照設備 LSA 截圖，確保數據準確。

2.1 第一步：解析 R1 自身的一類 LSA，確定初始節點

R1 視角下，最初僅知曉自身的鏈路狀態，需先查看 R1 生成的一類 LSA（LSA ID=R1 的 Router ID：1.1.1.1）。 執行display ospf lsdb router 1.1.1.1，關鍵信息如下：

? Transit Network（拓撲信息）：描述 R1 與廣播網段的連接，Link ID=10.1.123.3（DR 的接口 IP，即 “偽節點” 標識），Link Data=10.1.123.1（R1 的接口 IP），Metric=1（R1 到 DR 的出接口開銷）；

? Stub Network（路由信息）：描述 R1 的環回網段（1.1.1.1/32），Metric=0（后續掛載路由用，暫不關注）。

基于此，繪制初始 SPF 樹節點：

1.標注 “根節點 R1”（黑色，Router ID：1.1.1.1）；

2.標注 “偽節點 10.1.123.3”（紅色，代表廣播網段的 DR）；

3.用黑色實線連接 R1 與偽節點，藍色標注鏈路開銷 = 1（R1 到 DR 的出接口開銷）。

2.2 第二步：解析二類 LSA，補充廣播網段節點

二類 LSA 由 DR（R3）生成，LSA ID=DR 的接口 IP（10.1.123.3），作用是 “枚舉廣播網段內所有路由器”。 執行display ospf lsdb network 10.1.123.3，截圖中 “Attached Routers” 字段顯示 3 個 Router ID：1.1.1.1（R1）、2.2.2.2（R2）、3.3.3.3（R3）。

此時 R1 已在樹中，需補充另外兩個節點：

1.在偽節點右側標注 “R2（2.2.2.2）”“R3（3.3.3.3）”（黑色）；

2.用黑色實線連接偽節點與 R2、R3，暫時標注 “開銷 =？”（后續通過 R2、R3 的一類 LSA 補充）。

2.3 第三步：解析 R2 的一類 LSA，完善鏈路開銷

查看 R2 生成的一類 LSA（LSA ID=2.2.2.2），執行display ospf lsdb router 2.2.2.2，截圖中 Transit Network 字段顯示：Link ID=10.1.123.3（偽節點），Link Data=10.1.123.2（R2 的接口 IP），Metric=1（R2 到 DR 的出接口開銷）。

完善 SPF 樹：在偽節點到 R2 的鏈路上，藍色標注開銷 = 1。

2.4 第四步：解析 R3 的一類 LSA，擴展點到點網段

R3 的一類 LSA 包含兩個網段的拓撲信息，執行display ospf lsdb router 3.3.3.3，截圖中關鍵字段如下：

? Transit Network：Link ID=10.1.123.3（偽節點），Metric=1（R3 到自身偽節點的開銷，補充到 SPF 樹）；

? Point-to-Point：Link ID=4.4.4.4（R4 的 Router ID），Link Data=10.1.34.3（R3 的接口 IP），Metric=48（R3 到 R4 的出接口開銷）。

擴展 SPF 樹：

1.在偽節點到 R3 的鏈路上，藍色標注開銷 = 1；

2.在 R3 右側標注 “R4（4.4.4.4）”（黑色）；

3.用黑色實線連接 R3 與 R4，藍色標注開銷 = 48。

2.5 第五步：解析 R4 的一類 LSA，完成拓撲閉環

查看 R4 生成的一類 LSA（LSA ID=4.4.4.4），執行display ospf lsdb router 4.4.4.4，截圖中 Point-to-Point 字段顯示：Link ID=3.3.3.3（R3 的 Router ID），Metric=48（R4 到 R3 的出接口開銷）。

完善 SPF 樹：在 R3 到 R4 的鏈路上，補充標注 “R4 側開銷 = 48”，確保雙向鏈路開銷一致，拓撲閉環完成。

三、掛載路由信息，推導 R1 的 OSPF 路由表

SPF 樹的拓撲節點標注完成后，需將各設備的 “路由信息”（來自 LSA 的 Stub Network 字段）掛載到對應節點，再計算 R1 到各網段的 “總開銷”（僅累加 R1 的出接口開銷）。

3.1 路由信息掛載（基于 LSA 截圖）

從各設備的一類 LSA 與二類 LSA 中提取路由信息，掛載到對應節點：

? R1 節點：1.1.1.1/32（Metric=0，來自 R1 一類 LSA）；

? 偽節點：10.1.123.0/24（Metric=0，來自二類 LSA）；

? R2 節點：2.2.2.2/32（Metric=0，來自 R2 一類 LSA）；

? R3 節點：3.3.3.3/32（Metric=0）、10.1.34.0/24（Metric=0，均來自 R3 一類 LSA）；

? R4 節點：4.4.4.4/32（Metric=0，來自 R4 一類 LSA）。

3.2 計算 R1 到各網段的總開銷

OSPF 總開銷計算規則：僅累加 R1 的出接口開銷，鄰居的入接口開銷不計入。計算結果如下：

3.3 驗證 R1 的實際路由表

執行display ip routing-table protocol ospf查看 R1 的 OSPF 路由表，截圖中顯示：

? 到 2.2.2.2/32、3.3.3.3/32 的路由開銷 = 1，到 4.4.4.4/32 的開銷 = 49，與計算結果完全一致；

? 10.1.123.0/24 網段優先顯示直連路由（直連優先級 0＞OSPF 優先級 10），但 OSPF 路由的開銷仍為 1（可通過display ospf routing查看）。

四、實戰總結：3 個關鍵知識點

1.DR 與偽節點是 SPF 樹的 “簡化器”：DR 生成的二類 LSA 將廣播網段 “多對多” 的復雜連接，簡化為 “偽節點一對多” 的結構，大幅降低 SPF 算法的計算量；

2.LSA 是 SPF 樹的 “數據源”：一類 LSA 提供設備的拓撲與路由細節，二類 LSA 補充廣播網段的節點列表，二者結合才能完整還原全網鏈路狀態；

3.開銷計算只看 “主視角的出接口”：推導路由總開銷時，僅需累加主視角路由器（如 R1）的出接口開銷，鄰居的入接口開銷不影響最終結果 —— 這是避免計算錯誤的核心原則。

通過本次實戰，從 LSA 解析到 SPF 樹繪制，再到路由表驗證，每一步都有設備數據支撐，可幫助你真正吃透 OSPF 最短路徑計算的邏輯，為后續排查 OSPF 路由故障（如路由缺失、開銷異常）打下堅實基礎。