SPF(最短路径优先)算法在OSPF协议中的实现（图解）

文章将会用画图讲解的方式理解SPF算法在具体OSPF协议中的过程，仔细看看，图解很容易理解的。

首先构造一个经典的拓扑图，图上接口的数字表示数据从此接口发出所消耗的费用，以下将以此为开销的衡量标准讲解。（即从 R 2 访问 R 1 开销为 1 ，R 1 访问 R 2 开销为 2）

全网运行 OSPF 协议，为了方便讲解，此文章不涉及不同区域的问题；以及路由器之间是怎样建立邻接关系，互相交互什么样的报文等等都不会在此文章涉及，后续的文章中，我会详细讲解 OSPF 协议中更多细节的东西。

以下将直接展示收敛完毕后的链路状态数据库（LSDB），为了容易理解，后续都会以下图的形式展示路由条目
以前两条 LS 记录为例，表示的是 R 1 宣称自己有两个邻居，分别为 R 2 与 R 3 ，开销分别是 2 和 1。其他条目也是相同的意思。

每个路由器的 LSDB 都是相同的，此时我们以 R 1 为根开始计算 R 1 的最短路树。

• 第一步：将最短 LSDB 中关于根到邻居的 LS 记录添加进临时数据库。（树根的访问成本表示的是此 LS 记录中的邻居到 R 1 的开销值，注意并不是此条 LS 记录的开销值，由于此处是直连所以相等）

• 第二步：在临时数据库中选择到树根成本最低的链路，将此记录以及到树根的访问成本驻入树数据库，并且在临时数据库删除相应记录。（由于 R 1 -> R 1 开销一定为 0 ，防止后续计算时出现其他路由器到 R 1 的不同记录，所以树数据库中会存在根到根开销为 0 的记录）

• 第三步：路由器检查驻入进树数据库的这条 LS 记录中所连接的邻居路由器的 Router—ID，然后把此路由器生成的 LS 记录添加进临时数据库。（如果此 Router–ID 已经在树数据库记录中，则忽略）
  如图：将 R 1 -> R 3 添加入树数据库，所以在 LSDB 中查找 R 3 对应的 LS 记录并添加进临时数据库；由于树数据库已经存在了 R 1 -> R 1 的记录，所以 R 3 -> R 1 的 LS 记录不再添加（因为它不可能比树数据库中的更优了）
  因为 R 1 -> R 3 开销为 1 , R 3 -> R 5 开销为 2 ，所以树根访问成本为 3 。

• 这里开始重复第二步与第三步，直到临时数据库为空。
  如果出现两条最低的树根访问成本 LS 记录，则随便选一条即可。

接下来的计算基本就是一样的了，我将会一步一步演示完成。

因为这里已经选出来到 R 5 的最优路径，所以临时数据库中关于 R 3 -> R 5 的 LS 记录就可以删除了。

到此，临时数据库已空，树数据库也有了根到所有路由器的最优路径，所以最短路径树已经可以宣告计算完成了。

根据 R 1 最终的树数据库绘制以 R 1 为根节点的最短路径树如图所示，注意树数据库中的开销值为目标路由器到根的开销，所以绘制最短路径树的时候要注意计算。
绘制完成可以与一开始的拓扑进行比对。

每个路由器都会计算以自己为根的最短路径树，然后存储在路由表中，转发数据时就会选择最短的路径（最小的开销）去转发。

由于计算时是以根为节点一点一点展开这个最短路径树，并且相同的节点在数数据库中只允许出现一次，所以在最短路径树中是一定不会出现任何环路的。

建议读者学会以后自行计算其他节点的最短路径树，加深记忆！