链路状态协议——排序、老化

洪泛过程是链路状态协议中最复杂的部分，而洪泛中最重要的过程就是排序和老化。
序列号：是用来标记LSA的，其作用有两个。
作用1：防止相同的LSA重复接收，避免无效洪泛带来的资源浪费。
路由器洪泛LSA时，每个拷贝中的序列号都是相同的，这个序列号和LSA的其它部分一起被保存在LSDB中。当有路由器接收到在本地LSDB中的已存在的LSA且序列号相同时，路由器将丢弃这些信息。如果信息相同但序列号更大时，路由器会将LSA的信息和序列号重新保存并洪泛该序列号更大的LSA。按照这种方式，当所有路由器都接收到LSA的最新拷贝时，洪泛扩散停止。
作用2：比较新旧LSA，防止过时LSA影响路由器的判断。
当一链路在短时间内状态发生多种变化，路由器因此会发出多个LSA描述该链路状态，其它路由器可能会同时收到多个不同状态的LSA，此时，路由器就可以通过序列号的大小来判断LSA的新旧，继而了解链路的状态。
序列号是携带在LSA中固定字段内的一个数字编码。所以，随着LSA数量的增加这个空间会被用完。为了能更好的发挥协议的作用，我们设计的以下的序列空间模式。
1.线性序列空间
这个设计的思想很简单，针对协议的特性设计一个它永远也用不完的字段。但这只是“质点”般的存在。因为有以下两个问题：
1）“我”命由空间，不由“我”
如果协议一直都是在正常的情况下运行，那么我们就可以很容易设计出一个路由器寿命内的序列号字段。但是，总会有些链路出现故障，大量使用序列号，这样就算有再多的序列号也会被用完。线性序列空间中如果一个路由选择协议用完了所有序列号，那么它在重新使用最低序列号之前必须停止，并等待它所发出的LSA在所有数据库中都不再使用。
2）重启即是新生
在路由器启动期间会遇到更为常见的困难。如果路由器A是重新启动的，它将无法记得上次使用的序列号，必须重新使用1.但是路由器A的邻居却依然在数据库中保留着路由器A上次的序列号，按照越小即越旧的思想，路由器A重启后发送的LSA会邻居被忽略。而且，路由选择进程必须一直等到网络上所有陈旧（前世）的LSA都消失才能运行。
为了使线性序列空间的使用价值更高。在洪泛扩散行为中添加新的规则：如果一台重启路由器向邻居发送LSA的序列号比邻居保存的序列号更老，那么邻居会发回自己保存的LSA。重启路由器在接收到LSA后将知道重启前自己使用的序列号并做出相应调整。
然而需要小心的是，最近使用过的序列号不能接近上限。否则，重新启动后的路由器将不得不再次重启。所以必须设定规则限制路由器“跳跃”地使用序列号。例如，规定一次序列号地增加不能超过整个序列空间的1/2。
IS-IS使用的就是线性序列空间。

循环序列空间
这是解决序列号字段有限的另一中方法——序列号循环使用。32位的字段内紧跟在4294967295后面的是0.然而在这里的故障也会让人左右为难，重启的路由器可能会遇到同线程序列号一样的问题。
循环序列编号建立了一个不合逻辑的奇特的位。如果x是1— 4294967295之间的任何一个数。那么0 假定序列空间为n，有两个序列号a、b.如果满足下面任何一个条件，则认为a更新。

简单起见，我们使用一个6位的字段长度为例。


假定的两个序列号为45、15.
45>15 且 45-15=30<32
所以45 更新
假定的两个序列号为16、60
16<60且60-16=44>32
所以16更新
总结一下：大减小的值若大于序列空间的一半，则小新；若小于序列空间的一半，则大新。图中对应的是小弧度按逆时针方向的起点和终点，终点新。
可以看出规则强制序列号循环使用。
但是在不正常的网络中呢？设想在一个网络中使用6位的序列号空间。现有一台路由器决定离线，当它离线时突然发送了3个相同且序列号为44的LSA。不幸的是，一个邻居发生了故障——丢掉了几位数据，将第二个和第三个LSA的序列号的几位丢失（第一个LSA为101100（44），第二个LSA为101000（40），第三个LSA为001000（8））。随即该邻居路由器向外泛洪扩散了这三个LSA。结果造成3个LSA序列号各不相同。
应用循环规则：44比40跟新，40比8更新，8比44跟新。
这样3个LSA都会持续的更新下去。数据库也不断的被最新的LSA更新。直到数据库缓冲被塞满。CPU超载为止，最终整个网络崩溃。
现代网络的先躯ARPANET早期曾使用过带有6为序列号空间的链路状态协议。在1980年10月27日，两台路由器发生了上面所说故障。从而造成ARPANET停顿。

棒棒糖形序列空间
棒棒糖形序列空间是线性序列空间和循环序列空间的综合。它有一个线性组件和一个环形组件。循环序列空间的缺点是没有一个数小于其它所有数。线性序列空间的缺点是不能循环使用序列号，即序列号有限。
当路由器A重启时，它从小于其他所有数的a开始。邻居识别出这个数，这时邻居数据中还保留着A重启前使用序列号为b的LSA。那么邻居会发送b序列号的LSA给路由器A，路由器A会跳至该序列号。
在知道自己重启前的序列号之前，路由器A发送了不止一个LSA，因此，在邻居通知路由器A重启前使用的序列号或重启前使用的序列号从所有的数据库中消失之前。路由器A必须准备充足的重启数，以便路由器A不会用光所有的序列号。
这些线性重启序列号形成了棒棒糖的棒。在这些序列号用完或邻居提供了使路由器A跳转的序列号后，路由器A进入循环部分即棒棒糖的糖体。
在设计棒棒糖序列空间时使用了有符号数，即-k<0 序列号的规则如下:假设有两个序列号a和b.
当且仅当：

就认为b更新.


假设路由器要重新启动，最后一个被发送的LSA的序列号位0X00005DE3。路由器重启后，当它与邻居同步数据库时，路由器发送序列号为0X80000001的LSA，邻居检测数据库发现该路由器重启前的LSA的序列号为0X00005DE3，这时邻居路由器会将这个LSA发送给重启路由器告诉重启路由器“这是你离开时的位置”。重启路由会记录这个序列号为正数的LSA。如果还要发送新LSA，它就会使用0X00005DE3的序列号。
棒棒糖形序列空间是应用与OSPF最初版本OSPFV1中的。虽然使用了有符号数是对线性序列空间进行了改进，但循环部分还是会和纯粹的循环序列空间一样容易产生歧义。OSPFV1一直处于实验环境。当前使用的OSPFV2采用了线性和棒棒糖形的最好特性。OSPFV2像棒棒糖形序列空间一样使用从0X80000001开始的有符号数线性空间，但在循环部分保持了线性直到到达最大数0X7FFFFFFF为止。此时，在重启前OSPF进程必须从所有的数据库中删除LSA。

老化
LSA格式中将要包含一个用于通告年龄的字段。当LSA被创建时，路由器将该字段置为0.随着数据包的扩散，每台路由器都会增加LSA中的年龄。（IS-IS中是设置了最大值，然后递减）
老化过程为洪泛扩散过程增加了另一层可靠性，该协议为网络定义了一个最大的年龄差距（MaxAgeDiff）值。路由器可能会收到LSA的多个拷贝，其中序列号相同，年龄不同。若年龄差距小于MaxAgeDiff ,认为是正常的网络延迟造成的年龄差异，数据库会将原有LSA继续保存，新收到的LSA不被扩散。若年龄差距大于MaxAgeDiff,认为网络出现异常，因为LSA的序列号没有增加。在这种情况下，较新的LSA被记录下来。并将数据扩散出去。典型的MaxAgeDiff时间为15min.
保存在链路状态数据库中的LSA的年龄会不断增加，如链路状态记录的年龄增加到某个最大年龄值（MaxAge,由特定的路由协议定义），那么一个带有MaxAge值的LSA被洪泛扩散到所有邻居。邻居随即从数据库中删除相关记录。
当LSA的年龄到达MaxAge时，将被从所有的数据库中删除，这需要有一种机制来定期的确认LSA并且在到在到达最大年龄之前将它的计时器复位。链路状态刷新计时器（LARefesh Time）就是做此用途。一旦刷新计时器超时，路由器将向所有的邻居洪泛扩散新的LSA。收到的邻居会把有关路由器记录的年龄设置为新接收到的年龄。OSPF定义的MaxAge为1小时，LSRefresh Time 为30min。