CDN加速-內容分發網絡

時間 2019-11-20

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內容分發網絡

（互聯網技術）

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CDN的全稱是Content Delivery Network，即內容分發網絡。其基本思路是儘量避開互聯網上有可能影響數據傳輸速度和穩定性的瓶頸和環節，使內容傳輸得更快、更穩定。經過在網絡各處放置節點服務器所構成的在現有的互聯網基礎之上的一層智能虛擬網絡，CDN系統可以實時地根據網絡流量和各節點的鏈接、負載情況以及到用戶的距離和響應時間等綜合信息將用戶的請求從新導向離用戶最近的服務節點上。其目的是使用戶可就近取得所需內容，解決 Internet 網絡擁擠的情況，提升用戶訪問網站的響應速度。

中文名: 內容分發網絡(CDN)
外文名: Content Delivery Network
簡稱: CDN

類型: 智能虛擬網絡
基礎: IP網絡、緩存服務器
通俗理解: 網站加速

服務模式

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內容分發網絡是一種新型網絡內容服務體系

，其基於IP網絡而構建，基於內容訪問與應用的效率要求、質量要求和內容秩序而提供內容的分發和服務。而從廣義的角度，CDN表明了一種基於網絡而構建的高質量、高效率、具備鮮明網絡秩序的網絡應用服務模式。

簡單地說，內容分發網絡是一個經策略性部署的總體系統，包括分佈式存儲、負載均衡、網絡請求的重定向和內容管理4個要求，而內容管理和全局的網絡流量管理是CDN的核心所在。經過用戶就近性和服務器負載的判斷，CDN確保內容以一種極爲高效的方式爲用戶的請求提供服務。

總的來講，內容服務基於緩存服務器，也稱做代理緩存，它位於網絡的邊緣，距用戶僅有"一跳"之遙。同時，代理緩存是內容提供商源服務器的一個透明鏡像。這樣的架構使得CDN 服務提供商可以表明他們客戶，即內容供應商，向最終用戶提供儘量好的體驗，而這些用戶是不能容忍請求響應時間有任何延遲的。

主要優點

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在傳統的動態系統的訪問中，用戶對網絡的請求過程，通常須要通過網絡中多臺路由器的傳輸，最終將發送的請求交於動態系統來處理，可是因爲IP網絡自己的「盡力而爲的原則」、網絡鏈路中複雜的環境及硬件的不可靠性的確實存在，導致用戶要出現重複發送的請求的現狀，因此最終致使用戶的請求在提交的過程當中出現等待、數據加載時間過長的一些現象的廣泛存在，這些在線提交式系統的緩慢直接地影響到辦公人員的工做效率，這也是制約着不少大型企業在協同辦公 OA、 ERP、 SAP等信息化建設中，出現最多的問題。

而CDN分發解決方案解決了與靜態網站相關的性能和可靠性問題，而在當今在線業務體驗中，與分發靜態和動態元素和應用相關的獨特挑戰，則由速網的動態網站加速來解決。

CDN能幾乎涵蓋國內全部線路。而在可靠性上， CDN 在結構上實現了多點的冗餘，即便某一個節點因爲意外發生故障，對網站的訪問可以被自動導向其餘的健康節點進行響應。CDN能輕鬆實現網站的全國鋪設，沒必要考慮服務器的投入與託管、沒必要考慮新增帶寬的成本、沒必要考慮多臺服務器的鏡像同步、沒必要考慮更多的管理維護技術人員。

使用CDN的好處

1. 不用擔憂本身網站訪客，在任什麼時候間，任何地點，任何網絡運營商，都能快速打開網站。

2. 各類服務器虛擬主機帶寬等採購成本，包括後期運維成本都會大大減小。

3. 給網站直接帶來的好處就是：流量，諮詢量，客戶量，成單量，都會獲得大幅度提高。

接入資金

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CDN的價格

提起CDN，通常人都會望而卻步，由於CDN太貴，都是大企業才能用得起的貴族式服務，而現在面對中小企業的CDN技術開發已經實現，並進入市場開始運營。

如今市面上CDN提供商計費方式多樣，有按每個月最低消費的，有按帶寬收費的，有按請求數收費的，有包月包季包年限制的，還有些大多人看不懂的技術指標收費的，總之比較複雜，CDN服務在全部計費方式中，中小企業一致認爲按流量收費最爲合理，另外大多按流量計費方式中會有時間限制，規定時間內用不完就會所有做廢，對於流量把握很差的中小企業，存在至關一部分浪費。

挑選方法

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CDN選擇標準

由於CDN技術牽涉到技術研發，以及售後問題解決的是否快捷，因此在選擇cdn服務商時，必定選擇技術研發實力強且專業的公司，以保證在售後出現問題時能獲得及時的解決，你們在選擇時仍是選擇專業的CDN服務商爲上策。

技術原理

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CDN的基本原理爲反向代理，反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務器來接受internet上的鏈接請求，而後將請求轉發給內部網絡上的服務器，並將從服務器上獲得的結果返回給internet上請求鏈接的客戶端，此時代理服務器對外就表現爲一個節點服務器。經過部署更多的反向代理服務器，來達到實現多節點CDN的效果。 [1]

在描述CDN的實現原理，讓咱們先看傳統的未加緩存服務的訪問過程，以便了解CDN緩存訪問方式與未加緩存訪問方式的差異： [2]

用戶提交域名→瀏覽器對域名進行解析→獲得目的主機的IP地址→根據IP地址訪問發出請求→獲得請求數據並回復

由上可見，用戶訪問未使用CDN緩存網站的過程爲:

1)、用戶向瀏覽器提供要訪問的域名；

2)、瀏覽器調用域名解析函數庫對域名進行解析，以獲得此域名對應的IP地址；

3)、瀏覽器使用所獲得的IP地址，向域名的服務主機發出數據訪問請求；

4)、瀏覽器根據域名主機返回的數據顯示網頁的內容。

經過以上四個步驟，瀏覽器完成從用戶處接收用戶要訪問的域名到從域名服務主機處獲取數據的整個過程。CDN網絡是在用戶和服務器之間增長Cache層，如何將用戶的請求引導到Cache上得到源服務器的數據，主要是經過接管DNS實現，下面讓咱們看看訪問使用CDN緩存後的網站的過程：

流程圖

經過上圖，咱們能夠了解到，使用了CDN緩存後的網站的訪問過程變爲：

1)、用戶向瀏覽器提供要訪問的域名；

2)、瀏覽器調用域名解析庫對域名進行解析，因爲CDN對域名解析過程進行了調整，因此解析函數庫通常獲得的是該域名對應的CNAME記錄，爲了獲得實際IP地址，瀏覽器須要再次對得到的CNAME域名進行解析以獲得實際的IP地址；在此過程當中，使用的全局負載均衡DNS解析，如根據地理位置信息解析對應的IP地址，使得用戶能就近訪問。

3)、這次解析獲得CDN緩存服務器的IP地址，瀏覽器在獲得實際的IP地址之後，向緩存服務器發出訪問請求；

4)、緩存服務器根據瀏覽器提供的要訪問的域名，經過Cache內部專用DNS解析獲得此域名的實際IP地址，再由緩存服務器向此實際IP地址提交訪問請求；

5)、緩存服務器從實際IP地址得獲得內容之後，一方面在本地進行保存，以備之後使用，另外一方面把獲取的數據返回給客戶端，完成數據服務過程；

6)、客戶端獲得由緩存服務器返回的數據之後顯示出來並完成整個瀏覽的數據請求過程。

經過以上的分析咱們能夠獲得，爲了實現既要對普通用戶透明(即加入緩存之後用戶客戶端無需進行任何設置，直接使用被加速網站原有的域名便可訪問，又要在爲指定的網站提供加速服務的同時下降對ICP的影響，只要修改整個訪問過程當中的域名解析部分，以實現透明的加速服務，下面是CDN網絡實現的具體操做過程。

1)、做爲ICP，只須要把域名解釋權交給CDN運營商，其餘方面不須要進行任何的修改；操做時，ICP修改本身域名的解析記錄，通常用cname方式指向CDN網絡Cache服務器的地址。

2)、做爲CDN運營商，首先須要爲ICP的域名提供公開的解析，爲了實現sortlist，通常是把ICP的域名解釋結果指向一個CNAME記錄；

3)、當須要進行sortlist時，CDN運營商能夠利用DNS對CNAME指向的域名解析過程進行特殊處理，使DNS服務器在接收到客戶端請求時能夠根據客戶端的IP地址，返回相同域名的不一樣IP地址；

4)、因爲從cname得到的IP地址，而且帶有hostname信息，請求到達Cache以後，Cache必須知道源服務器的IP地址，因此在CDN運營商內部維護一個內部DNS服務器，用於解釋用戶所訪問的域名的真實IP地址；

5)、在維護內部DNS服務器時，還須要維護一臺受權服務器，控制哪些域名能夠進行緩存，而哪些又不進行緩存，以避免發生開放代理的狀況。

應用舉例

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在國內訪問量較高的大型網站如新浪、網易等，均使用CDN網絡加速技術，雖然網站的訪問巨大，但不管在什麼地方訪問都會感受速度很快。而通常的網站若是服務器在網通，電信用戶訪問很慢，若是服務器在電信，網通用戶訪問又很慢。 [3]
　　它採起了分佈式網絡緩存結構（即國際上流行的web cache技術），經過在現有的Internet中增長一層新的網絡架構，將網站的內容發佈到最接近用戶的cache服務器內，經過DNS負載均衡的技術，判斷用戶來源就近訪問cache服務器取得所需的內容，解決Internet網絡擁塞情況，提升用戶訪問網站的響應速度，如同提供了多個分佈在各地的加速器，以達到快速、可冗餘的爲多個網站加速的目的。
　　CDN服務最初用於確保快速可靠地分發靜態內容，這些內容能夠緩存，最適合在網速龐大的網絡中存儲和分發，該網絡在幾十多個國家的十幾個網絡中的覆蓋CDN網絡服務器。
　　因爲動態內容必須經過互聯網來傳輸，所以要提供快速的網絡體驗，以知足當今用戶的要求，只能經過對互聯網流量的獨特視角來達到。必須使用先進技術來了解經過互聯網的最佳路由，充分利用這些最佳路由，加速經過互聯網協議的數據通信,以改善用戶的網絡體驗。

主要特色

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一、本地Cache加速提升了企業站點（尤爲含有大量圖片和靜態頁面站點）的訪問速度，並大大提升以上性質站點的穩定性

二、鏡像服務消除了不一樣運營商之間互聯的瓶頸形成的影響，實現了跨運營商的網絡加速，保證不一樣網絡中的用戶都能獲得良好的訪問質量。

三、遠程加速遠程訪問用戶根據DNS 負載均衡技術智能自動選擇Cache 服務器，選擇最快的Cache服務器，加快遠程訪問的速度

四、帶寬優化自動生成服務器的遠程Mirror（鏡像）cache服務器，遠程用戶訪問時從cache服務器上讀取數據，減小遠程訪問的帶寬、分擔網絡流量、減輕原站點 WEB服務器負載等功能。

五、集羣抗攻擊普遍分佈的CDN節點加上節點之間的智能冗餘機制，能夠有效地預防黑客入侵以及下降各類D.D.o.S攻擊對網站的影響，同時保證較好的服務質量。

關鍵功能

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（1）內容發佈：它藉助於創建索引、緩存、流分裂、組播（Multicast）等技術，將內容發佈或投遞到距離用戶最近的遠程服務點處；

（2）內容路由：它是總體性的網絡負載均衡技術，經過內容路由器中的重定向（DNS）機制，在多個遠程POP上均衡用戶的請求，使得用戶請求獲得最快內容源的響應；

（3）內容交換：它根據內容的可用性、服務器的可用性以及用戶的背景，在POP的緩存服務器上，利用應用層交換、流量分類、重定向（ICP、 WCCP）等技術，智能地平衡負載流量；

（4）性能管理：它經過內部和外部監控系統，獲取網絡部件的情況信息，測量內容發佈的端到端性能（如包丟失、延時、平均帶寬、啓動時間、幀速率等），保證網絡處於最佳的運行狀態。

中國發展

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初期我國CDN市場發展緩慢，2006年後市場陡然升溫，國內較爲有名的CDN服務商帝聯科技，快網，網宿，北京藍汛等，但總體CDN市場規模、運營成熟度、服務能力和技術研發均較國外存在必定的差距。中國存在如下類型的CDN服務商：

CDN 服務商	優點	劣勢
專業CDN服務商	專一核心業務發展，易擴大經營規模進入市場較早，具備成熟的運營機制和較高的服務能力。	受制於電信運營商帶寬租用費用，帶寬成本是剛性的，不能造成價格優點。因爲電信運營商運營支撐系統的不靈活致使帶寬資費設置不靈活，不能按需索取，致使CDN的價格居高不下
提供CDN服務的IDC 運營商	擁有帶寬資源優點，進入市場較容易	須要添置大量的服務器、網絡設備及存儲設備，投資成本高
電信運營商	1.擁有巨大的帶寬和網絡優點，其帶寬成本是彈性的，能夠配置最優的CDN服務網絡資本雄厚，有實力建設規模龐大的CDN網絡，擁有品牌優點，與衆多互聯網公司關係密切，可以引導互聯網公司使用CDN服務。 2.已建成流媒體等專用CDN網絡在此基礎上進行升級和改造，可快速推出多種CDN業務。	1.CDN行業屬於技術驅動型產業，電信運營商的CDN技術儲備較薄弱。 2.互聯互通問題致使運營商只能在本身的網絡上作CDN業務，跨網絡運營的問題較難解決 3.CDN不是電信運營商的主營業務，缺少運營經驗和服務能力。
自建CDN服務	1.節約服務成本，可控性高 2.免受CDN市場價格波動的困擾，利於成本下降	1.初期投資較大，且增長運營和研發成本 2.非核心業務，易分散對主營業務的精力 3.節點數少，不能徹底知足需求
國外CDN服務商	1.資金雄厚，具有技術、運營和服務實力，利於業務開展。 2.在國內開始建設節點，利於市場開拓。	1.與國內一些IDC和ISP採起代理合做的方式來銷售本身的服務，難以大規模開展業務 2.非正規競爭，存在安全隱患，將域名解析權掌控在國外運營商的手裏
免費自助CDN	1.CDN產品免費提供，專一於對對網站運維技術的一站式解決。 2.自助式CDN解決方案，簡單易用，監控解析功能齊全。	1.CDN服務功能和服務能力比較弱 2.對於CDN服務內容有限制，須要備案