Lec 8 广域网（Wide-Area Networks）
阅读资料：
- Chi-Yao Hong et al., Achieving High Utilization with Software-Driven WAN (SWAN), SIGCOMM 2013.
- (Optional) S. Jain et al., B4: Experience with a Globally-Deployed Software Defined WAN, SIGCOMM 2013.
数据中心之间的 WAN 链路昂贵，但传统上利用率只有 30–50%——因为各业务各自发送、缺乏协调，必须留出余量防拥塞。本讲用集中式流量工程 (centralized Traffic Engineering, TE) 把利用率推向上限。
总览
- 为什么 WAN 用不满（分布式、各自为政 → 留余量防拥塞）
- SWAN：集中控制器 + LP 分配 + 业务协同节流 + 无拥塞更新
- B4：Google 全球 SDN WAN，OpenFlow + 带宽函数 max-min 公平
- 小结：集中可见性 + 业务可调度 = 打破利用率天花板
6.1 SDWAN：软件驱动的 WAN
Hong et al., Achieving High Utilization with Software-Driven WAN (SIGCOMM 2013, Microsoft)。
核心做法：一个逻辑集中的控制器收集各业务需求，用线性规划 (linear programming) 按业务优先级分配速率，并与业务协同节流——业务只发被允许的量，从而安全地把链路推到接近满载。
例 · 无拥塞的网络更新 (congestion-free update)
直接从旧转发规则切换到新规则，过渡期可能瞬时超载某链路。SWAN 预留少量临时容量 (scratch capacity，如 10%)，把更新拆成若干步，每一步都保证不超过链路容量——用空间换取"任意中间态都无拥塞"的保证。
直接从旧转发规则切换到新规则，过渡期可能瞬时超载某链路。SWAN 预留少量临时容量 (scratch capacity，如 10%)，把更新拆成若干步，每一步都保证不超过链路容量——用空间换取"任意中间态都无拥塞"的保证。
6.2 B4：Google 的全球 SDN WAN
Jain et al., B4: Experience with a Globally-Deployed Software Defined WAN (SIGCOMM 2013)。B4 连接 Google 各数据中心，是最早的大规模生产级 SDN 部署之一。
- 用 OpenFlow 控制自研交换机，集中式 TE 作为全局优化问题求解。
- 用带宽函数 (bandwidth function) 表达各应用对带宽的效用，TE 据此做最大最小公平 (max-min fair) 分配。
- 结果：把昂贵的跨洲链路驱动到接近 100% 利用率。
推论 · SWAN 与 B4 的共识
两篇同年论文殊途同归：要打破"利用率天花板"，必须放弃纯分布式、改用集中可见性 + 业务可被调度。差别在 B4 更强调自研硬件与 OpenFlow 实践教训，SWAN 更强调无拥塞更新与优先级化的 LP 分配。它们是 [[Software-Defined-Networking]] 在 WAN 场景的落地证据。
两篇同年论文殊途同归：要打破"利用率天花板"，必须放弃纯分布式、改用集中可见性 + 业务可被调度。差别在 B4 更强调自研硬件与 OpenFlow 实践教训，SWAN 更强调无拥塞更新与优先级化的 LP 分配。它们是 [[Software-Defined-Networking]] 在 WAN 场景的落地证据。
本讲小结
跨数据中心 WAN 链路昂贵却长期只用 30–50%，根因是分布式、各业务各自为政、必须留余量防拥塞。SWAN 用逻辑集中的控制器收集需求、按优先级 LP 分配速率、让业务协同节流，并用预留少量 scratch capacity 实现无拥塞的转发规则更新；B4 是 Google 全球生产级 SDN WAN，用 OpenFlow 控制自研交换机、以带宽函数做 max-min 公平的集中 TE。共识：集中可见性 + 业务可调度才能把利用率逼近 100%（与光网络的按需重构拓扑 [[Optical-and-Cloud-Networks]] 异曲同工）。