Inhaltsdelieferetzwerk

(Links) Einzelserververteilung
(Rechts) CDN -Verteilungsschema

A Inhaltsdelieferetzwerk, oder Inhaltsverteilungsnetzwerk (CDN), ist ein geografisch verteiltes Netzwerk von Proxy -Server und ihre Daten Center. Ziel ist es, eine hohe Verfügbarkeit und Leistung zu liefern, indem der Service räumlich relativ zu verteilt ist Endverbraucher. CDNs wurde Ende der neunziger Jahre entstanden, um die Leistungs Engpässe des Internets zu lindern[1][2] Als das Internet begann, ein geschäftskritisches Medium für Menschen und Unternehmen zu werden. Seitdem sind CDNs heute zu einem großen Teil des Internetinhalts gewachsen, einschließlich Webobjekten (Text, Grafik und Skripte), herunterladbare Objekte (Mediendateien, Software, Dokumente), Anwendungen (Anwendungen (E-Commerce, Portale), Live-Streaming Medien, On-Demand-Streaming-Medien und sozialen Medien Standorte.[3]

CDNs sind a Schicht im Internet -Ökosystem. Content-Eigentümer wie Medienunternehmen und E-Commerce-Anbieter zahlen CDN-Betreiber, um ihre Inhalte an ihre Endbenutzer zu liefern. Wiederum zahlt sich ein CDN aus Internetanbieter (ISPs), Träger und Netzwerkbetreiber für das Hosting seiner Server in ihren Rechenzentren.

CDN ist ein Dachbegriff, der verschiedene Arten von Inhaltsdelieferdiensten umfasst: Video Streaming, Software -Downloads, Web- und mobile Inhalte Beschleunigung, lizenzierte/verwaltete CDN, transparentes Caching und Dienste zur Messung der CDN -Leistung. Lastverteilung, Multi -CDN -Switching und Analytics und Cloud Intelligence. CDN -Anbieter können in andere Branchen wie Sicherheit übergehen. DDOs Schutz und Webanwendungen Firewalls (WAF) und WAN -Optimierung.

Technologie

CDN -Knoten werden normalerweise an mehreren Stellen eingesetzt, oft über mehrere Internet -Backbones. Zu den Vorteilen gehört die Reduzierung der Bandbreitenkosten, die Verbesserung der Seitenladungszeiten und die Erhöhung der globalen Verfügbarkeit von Inhalten. Die Anzahl der Knoten und Server, die eine CDN ausmachen, variiert je nach Architektur. Präsenzpunkte (Pops). Andere bauen ein globales Netzwerk auf und haben eine kleine Anzahl geografischer Pops.[4]

Inhaltsanforderungen sind in der Regel algorithmisch an Knoten gerichtet, die in irgendeiner Weise optimal sind. Bei der Optimierung für die Leistung können Standorte, die am besten zum Servieren von Inhalten dem Benutzer geeignet sind, ausgewählt werden. Dies kann anhand der Auswahl von Orten gemessen werden, die am wenigsten sind Hopfen, Bei der Optimierung für Kosten können stattdessen Standorte ausgewählt werden. In einem optimalen Szenario neigen diese beiden Ziele dazu, sich zu übereinstimmen Kantenserver Das liegt in der Nähe des Endbenutzers am Rande des Netzwerks kann einen Vorteil in Bezug auf Leistung oder Kosten haben.

Die meisten CDN-Anbieter werden ihre Dienste für eine unterschiedliche, definierte POP-Reihe anbieten, abhängig von der gewünschten Berichterstattung wie der USA, internationalen oder globalen, asiatisch-pazifischen Raum usw. Diese Pop-Sätze können als "Kanten" bezeichnet werden, "Ränder", "Ränder", "Ränder" genannt werden können, "Ränder", "Ränder", "Ränder" genannt werden können. Edge -Knoten "," Edge Server "oder" Edge Networks ", da sie für den Endbenutzer die engste Kante der CDN -Assets sind.[5]

Sicherheit und Privatsphäre

CDN -Anbieter profitieren entweder aus direkten Gebühren von gezahlten Gebühren von Anbieter von Inhalten Nutzung ihres Netzwerks oder profitieren Sie von den Benutzeranalysen und der Verfolgung von Daten, die gesammelt werden, während ihre Skripte auf den Websites der Kunden in ihren Websites geladen werden Browser -Ursprung. Daher werden diese Dienste als potenzielle Datenschutzeinflussionen für den Zweck von bezeichnet Verhaltensziel[6] und es werden Lösungen erstellt, um das Servieren und das Ausschneiden von Ressourcen mit Single-Origin-Ressourcen wiederherzustellen.[7]

CDNs, das JavaScript serviert, wurde auch als eine Möglichkeit gezielt, böswillige Inhalte in Seiten mit ihnen zu injizieren. Integrität von Subresourcen Mechanismus wurde als Antwort erstellt, um sicherzustellen, dass die Seite ein Skript lädt, dessen Inhalt bekannt und auf einen vom Website des Website verwiesenen Hashs beschränkt ist.[8]

Inhaltsnetzwerkstechniken

Das Internet wurde nach dem entworfen End-to-End-Prinzip.[9] Dieses Prinzip hält das Kernnetzwerk relativ einfach und verschiebt die Intelligenz so weit wie möglich in die Netzwerkendpunkte: die Hosts und Clients. Infolgedessen ist das Kernnetzwerk spezialisiert, vereinfacht und optimiert, um nur Datenpakete weiterzuleiten.

Inhaltsdelieferungsnetzwerke erweitern das End-to-End-Transportnetzwerk, indem Sie eine Vielzahl von intelligenten Anwendungen verteilt, bei denen Techniken zur Optimierung der Inhaltsbereitstellung verwendet werden. Das resultierende eng integrierte Overlay verwendet Web-Caching, Serverlastausgleich, Anforderungsrouting und Content-Dienste.[10]

Web -Caches Speichern Sie beliebte Inhalte auf Servern, die die größte Nachfrage nach den angeforderten Inhalten haben. Diese gemeinsam genutzten Netzwerkgeräte reduzieren die Bandbreitenanforderungen, reduzieren die Serverlast und verbessern die Client -Reaktionszeiten für im Cache gespeicherte Inhalte. Web -Caches werden basierend auf Anfragen von Benutzern (Pull -Caching) oder basierend auf vorinstallierten Inhalten, die von Inhaltserver verbreitet werden (Push Caching), basieren.[11]

Serverladung Balancing verwendet eine oder mehrere Techniken, einschließlich servicebasierter (globaler Lastausgleich) oder hardwarebasierter (d. H. Schicht 4–7 Schalter, auch als Web -Switch, Inhaltsschalter oder mehrschichtiger Switch bezeichnet), um den Datenverkehr zwischen einer Reihe von Servern oder Web -Caches zu teilen. Hier wird dem Switch eine einzelne virtuelle zugewiesen IP Adresse. Der Verkehr, der am Switch ankommt Webserver an den Schalter angebracht. Dies hat den Vorteil, dass die Last ausbalanciert, die Gesamtkapazität erhöht, die Skalierbarkeit verbessert und eine erhöhte Zuverlässigkeit durch Umverteilung der Ladung eines fehlgeschlagenen Webservers und Bereitstellung von Servergesundheitsüberprüfungen bietet.

Ein Inhaltscluster oder einen Serviceknoten kann mit einem Layer 4–7 -Switch gebildet werden, um die Last auf einer Reihe von Servern oder einer Reihe von Web -Caches innerhalb des Netzwerks auszugleichen.

Anforderungsrouting -Anweisungen für Client -Anfragen an die Inhaltsquelle, die am besten die Anforderung gestellt werden kann. Dies kann dazu führen, dass eine Kundenanforderung an den Serviceknoten geleitet wird, der dem Client am nächsten ist, oder an die mit der größten Kapazität. Eine Vielzahl von Algorithmen wird verwendet, um die Anfrage zu leiten. Dazu gehören Global Server Load Balancing, DNS-basierte Anforderungsrouting, dynamische Metafilengenerierung, HTML-Umschreiben,[12] und Anycasting.[13] Die Nähe - die engste Serviceknoten ausnimmt - wird anhand einer Vielzahl von Techniken geschätzt, darunter reaktive Prüfung, proaktive Prüfung und Verbindungsüberwachung.[10]

CDNs verwenden eine Vielzahl von Methoden zur Bereitstellung von Inhalten, einschließlich, aber nicht beschränkt auf manuelles Kopieren von Asset, aktive Web -Caches und globale Hardware -Last -Balancer.

Content -Service -Protokolle

Mehrere Protokollsuiten bieten den Zugriff auf eine Vielzahl von Inhaltsdiensten, die in einem Content -Netzwerk verteilt sind. Das Internetinhaltsprotokollprotokoll (ICAP) wurde Ende der neunziger Jahre entwickelt[14][15] Bereitstellung eines offenen Standards zum Anschluss von Anwendungsservern. Eine kürzlich definierte und robuste Lösung wird vom Open Pluggable Edge Services (OPES) -Protokoll bereitgestellt.[16] Diese Architektur definiert OPES -Serviceanwendungen, die sich auf dem OPES -Prozessor selbst befinden oder auf einem Callout -Server aus der Ferne ausgeführt werden können. Kantenseite beinhaltet oder ESI ist eine kleine Markup-Sprache für die dynamische Webinhalte auf Kantenebene. Es ist ziemlich häufig, dass Websites Inhalte generiert haben. Dies könnte daran liegen, dass Inhalte wie Kataloge oder Foren oder an die Personalisierung geändert werden. Dies schafft ein Problem für Caching -Systeme. Um dieses Problem zu überwinden, schuf eine Gruppe von Unternehmen ESI.

Peer-to-Peer-CDNs

Im Peer-To-Peer (P2P) Content-Delivery-Netzwerke bieten Kunden Ressourcen an und nutzen sie. Dies bedeutet, dass im Gegensatz zu Kundenserver Systeme, die inhaltszentrierten Netzwerke können tatsächlich besser abschneiden, wenn mehr Benutzer auf den Inhalt zugreifen (insbesondere mit Protokollen wie Bittorrent Dadurch müssen Benutzer teilen). Diese Eigenschaft ist einer der Hauptvorteile der Verwendung von P2P -Netzwerken, da das Setup für den ursprünglichen Inhaltsverteiler sehr klein wird.[17][18]

Private CDNs

Wenn Inhaltseigentümer mit den Optionen oder Kosten eines kommerziellen CDN -Dienstes nicht zufrieden sind, können sie ihre eigene CDN erstellen. Dies wird als privates CDN bezeichnet. Ein privates CDN besteht aus Pops (Präsenzpunkte), die nur Inhalte für ihren Besitzer bedienen. Diese Pops können Server zwischengeschnitten werden,[19] reverse proxies oder Antragszustellung Controller.[20] Es kann so einfach sein wie zwei Caching -Server,[19] oder groß genug, um Petabyte mit Inhalten zu servieren.[21]

Große Inhaltsverteilungsnetzwerke können sogar ein eigenes privates Netzwerk erstellen und einrichten, um Kopien von Inhalten über Cache -Standorte hinweg zu verteilen.[22][23] Solche privaten Netzwerke werden normalerweise in Verbindung mit öffentlichen Netzwerken als Sicherungsoption verwendet, falls die Kapazität des privaten Netzwerks nicht ausreicht, oder es gibt einen Fehler, der zu einer Reduzierung der Kapazität führt. Da der gleiche Inhalt an vielen Standorten verteilt werden muss, ist eine Vielzahl von einer Vielzahl von Multicasting Techniken können verwendet werden, um den Bandbreitenverbrauch zu verringern. Über private Netzwerke wurde auch vorgeschlagen, Multicast -Bäume gemäß den Bedingungen für Netzwerklast auszuwählen, um die verfügbare Netzwerkkapazität effizienter zu nutzen.[24][25]

CDN -Trends

Entstehung von Telco -CDNs

Das schnelle Wachstum von ein Video streamen Verkehr[26] Verwendet groß Investitionen von Breitbandanbietern[27] Um diese Nachfrage zu befriedigen und Abonnenten zu halten, indem sie ein ausreichend Gutes liefern Qualität der Erfahrung.

Um das zu erwähnen, Telekommunikationsdienstleister (TSPS) haben begonnen, ihre eigenen Inhaltsförderungsnetzwerke zu starten, um die Anforderungen an die Anforderungen zu verringern Netzwerk Rückgrat und Infrastrukturinvestitionen reduzieren.

Telco CDN -Vorteile

Weil sie die Netzwerke besitzen, über die Videoinhalte übertragen werden, Telko CDNs haben Vorteile gegenüber herkömmlichen CDNs. Sie besitzen die letzte Meile und kann Inhalte näher an den Endbenutzer liefern, da er tief in ihren Netzwerken zwischengespeichert werden kann. Dieses tiefe Zwischenspeichern minimiert die Distanz Diese Videodaten bewegt sich über das allgemeine Internet und liefert sie schneller und zuverlässig.

Telco CDNs verfügt außerdem über einen integrierten Kostenvorteil, da herkömmliche CDNs die Bandbreite von ihnen mieten und den Vorsprung des Bedieners in ihr eigenes Kostenmodell aufbauen müssen. Darüber hinaus haben Telekommunikationsbetreiber durch den Betrieb ihrer eigenen Inhaltsinfrastruktur ihre Ressourcen besser kontrolliert. Content-Management-Operationen, die von CDNs ausgeführt werden, werden normalerweise ohne (oder nur sehr begrenzte) Informationen über das Netzwerk (z. B. Topologie, Nutzung usw.) der Telekommunikationsbeamten angewendet, mit denen sie interagieren oder Geschäftsbeziehungen haben. Diese stellen eine Reihe von Herausforderungen für die Telekommunikationsbeamten dar, die angesichts der Auswirkungen dieser Operationen auf die Nutzung ihrer Ressourcen nur begrenzt wirken.

Im Gegensatz dazu ermöglicht die Bereitstellung von Telco-CDNs die Betreiber, ihre eigenen Content-Management-Operationen zu implementieren.[28][29] Dies ermöglicht es ihnen, eine bessere Kontrolle über die Nutzung ihrer Ressourcen zu haben und ihren Endnutzern als solche eine bessere Qualität und Erfahrung zu bieten.

Föderierte CDNs und offenes Caching

Im Juni 2011 berichtete StreamingMedia.com, dass eine Gruppe von TSPs einen Operator Carrier Exchange (OCX) gegründet habe.[30] um ihre Netzwerke zu verbinden und direkter mit großen traditionellen CDNs wie zu konkurrieren Akamai und Rampenlichtnetzwerke, die weltweit umfangreiche Pops haben. Auf diese Weise bauen Telekommunikationsunternehmen ein Verbund -CDN -Angebot, was für a interessanter ist Inhalt Anbieter Bereit, seinen Inhalt dem aggregierten Publikum dieser Föderation zu liefern.

Es ist wahrscheinlich, dass in naher Zukunft andere Telco -CDN -Verbände erstellt werden. Sie werden durch die Einschreibung neuer Telcos wachsen, die der Föderation beitreten und die Netzwerkpräsenz und deren Internet -Abonnenten basieren.

Die offene Caching -Spezifikation durch Streaming Media Alliance definiert einen Satz von Apis Dadurch kann ein Inhaltsanbieter seine Inhalte auf konsistente Weise mit mehreren CDNs übertragen, wobei jeder CDN -Anbieter über diese APIs auf die gleiche Weise sieht.

Verbesserung der CDN -Leistung unter Verwendung von Verlängerungsmechanismen für DNS

Die Latenz (RTT) von Kunden mit nicht-lokalen Resolver ("High") reduzierte drastisch, als ein CDN die EDNS0-Erweiterung im April 2014 ausgerollt hat, während die Latenz der Kunden mit lokalen Resolvers von der Änderung ("Low" nicht beeinträchtigt sind ("Low", nicht beeinträchtigt. ).[31]

Traditionell haben CDNs die IP des rekursiven DNS-Resolvers des Kunden verwendet, um den Kunden zu leiten. Dies ist zwar in vielen Situationen ein solider Ansatz, dies führt zu einer schlechten Kundenleistung, wenn der Kunde einen nicht lokalen rekursiven DNS-Resolver verwendet, der weit entfernt ist. Beispielsweise kann ein CDN Anfragen von einem Client in Indien auf seinen Edge -Server in Singapur weiterleiten, wenn dieser Client einen öffentlichen DNS -Resolver in Singapur verwendet, was für diesen Kunden eine schlechte Leistung verursacht. In der Tat eine kürzlich durchgeführte Studie[31] In vielen Ländern, in denen öffentliche DNS -Resolver im Volksgebrauch sind, kann die mittlere Distanz zwischen den Kunden und ihren rekursiven DNS -Resolvers bis zu tausend Meilen hoch sein. Im August 2011 kündigte ein globales Konsortium führender Internetdienstanbieter von Google ihre offizielle Implementierung des IETF-Internet-Draft von EDNS-Client-Subnet an.[32] Dies soll die Reaktionen der DNS -Auflösung genau lokalisieren. Die Initiative umfasst eine begrenzte Anzahl führender DNS -Dienstleister wie z. Google Public DNS,[33] und auch CDN -Dienstanbieter. Mit dem EDNS-Client-Subnet Edns0 OptionCDNs kann jetzt die IP -Adresse des Subnetzes des Anforderns des Kunden bei der Auflösung von DNS -Anforderungen verwenden. Dieser Ansatz, als Endbenutzer-Mapping bezeichnet,[31] wurde von CDNs übernommen und es wurde gezeigt, dass es die Roundtrip-Latenzen drastisch reduziert und die Leistung für Kunden verbessert, die öffentliche DNs oder andere nicht lokale Resolver verwenden. Die Verwendung von EDNS0 hat jedoch auch Nachteile, da sie die Wirksamkeit von Caching -Resolutionen bei den rekursiven Resolvers verringert.[31] Erhöht den Gesamtverkehr der DNS -Auflösung,[31] und wirft eine Privatsphäre der Aufdeckung des Subnetzes des Kunden auf.

Virtual CDN (VCDN)

Virtualisierungstechnologien werden verwendet, um virtuelle CDNs (VCDNs) mit dem Ziel zu reduzieren Inhalt Anbieter Kosten und gleichzeitig die Elastizität erhöhen und die Serviceverzögerung verringern. Bei VCDNs ist es möglich, herkömmliche CDN -Einschränkungen wie Leistung, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu vermeiden, da virtuelle Caches dynamisch (als virtuelle Maschinen oder Container) auf physischen Servern bereitgestellt werden, die über die geografische Abdeckung des Anbieters verteilt sind. Da die virtuelle Cache-Platzierung sowohl auf dem Geografischen Standort des Inhaltstyps als auch auf dem Server oder dem geografischen Standort der Endbenutzer basiert, haben die VCDNs erhebliche Auswirkungen auf die Bereitstellung von Dienstleistungen und die Netzwerküberlastung.[34][35][36][37]

Bildoptimierung und Bereitstellung (Bild CDNs)

Im Jahr 2017 Addy Osmany von Google begann sich auf Softwarelösungen zu beziehen, die sich auf natürliche Weise in die integrieren könnten Sich anpassendes Webdesign Paradigma (mit besonderer Bezugnahme auf das <bild> -Element) als Bild cdns.[38] Der Ausdruck bezog sich auf die Fähigkeit einer Webarchitektur, über HTTP mehrere Versionen desselben Bildes zu bedienen, abhängig von den Eigenschaften des Browsers, die ihn anfordern, wie entweder durch den Browser oder die serverseitige Logik bestimmt. Der Zweck von Image CDNs war in Googles Vision hochwertige Bilder (oder bessere Bilder, die vom menschlichen Auge als hochwertig empfunden werden) und dabei die Download-Geschwindigkeit beibehalten und so zu einem großen Beitrag beiträgt Benutzererfahrung (UX).

Wohl das Bild cdn Der Begriff war ursprünglich eine Fehlbezeichnung wie auch nicht Wolkend Noch IMGIX (die von Google im Leitfaden von Addy Osmany 2017 zitierten Beispiele) waren zu dieser Zeit ein CDN im klassischen Sinne des Begriffs.[38] Kurz darauf boten mehrere Unternehmen Lösungen an, mit denen Entwickler verschiedene Versionen ihrer grafischen Vermögenswerte nach mehreren Strategien bedienen konnten. Viele dieser Lösungen wurden auf traditionellen CDNs aufgebaut, wie z. Akamai, Cloudfront, Schnell, EdgeCast und Wolkenflare. Gleichzeitig haben andere Lösungen, die bereits einen Image-Multi-Diener-Dienst bereitgestellt haben, der Bild-CDN-Definition an, indem sie entweder die CDN-Funktionalität nativ anbieten (Imagegine).[39] oder integrieren in einem der vorhandenen CDNs (Cloudinary/Akamai, IMGIX/schnell).

Während eine allgemein vereinbarte Definition dessen, was ein Bild-CDN ist, möglicherweise nicht möglich ist, unterstützt ein Bild-CDN im Allgemeinen die folgenden drei Komponenten:[40]

  • Ein Content Delivery Network (CDN) für die schnelle Portion von Bildern.
  • Bildmanipulation und Optimierung, entweder im Flie URL Anweisungen im Batch -Modus (durch manuelles Upload von Bildern) oder vollautomatisch (oder eine Kombination davon).
  • Geräteerkennung (auch als Geräte -Intelligenz bezeichnet), d. H. Die Fähigkeit, die Eigenschaften des anfordernden Browsers und/oder des Geräts durch Analyse des User-Agent String, String, Http Akzeptieren Sie Header, Kunden-Hinweise oder JavaScript.[40]

Die folgende Tabelle fasst die aktuelle Situation mit den CDNs der Hauptsoftware in diesem Bereich zusammen:[41]

Hauptbild -CDNs auf dem Markt
Name CDN Bildoptimierung Geräteerkennung
Akamai Imagemanager Y Stapelmodus Basierend auf HTTP -Header akzeptieren
Cloudflare Polish Y komplett automatisch Basierend auf HTTP -Header akzeptieren
Wolkend Durch Akamai Batch, URL -Richtlinien Akzeptieren Sie Header, Kunden-Hinweise
Schnell io Y URL -Richtlinien Basierend auf HTTP -Header akzeptieren
Imagegine Y komplett automatisch Wurfl, Kunden-Hinweise, Kopfball akzeptieren
IMGIX Schnell durch komplett automatisch Akzeptieren Sie Header- / Client-Hinweise
Pagecdn Y URL -Richtlinien Basierend auf HTTP -Header akzeptieren

Bemerkenswerte Inhaltsdiensteanbieter

Kostenlose CDNs

Traditionelle kommerzielle CDNs

Telco CDNS

Kommerzielle CDNs mit P2P zur Lieferung

Multi -CDN

Interner cDN

Siehe auch

Verweise

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