Was ist ein Content Delivery Network (CDN)?

Der Hauptzweck eines Content Delivery Network (CDN) liegt darin, die Latenz zu reduzieren oder die durch das Netzwerkdesign entstehende Verzögerung bei der Kommunikation zu verringern. Aufgrund der globalen und komplexen Eigenschaft des Internets muss sich der Kommunikationsverkehr zwischen Webseiten (Servern) und deren Nutzern (Clients) über große physikalische Entfernungen bewegen. Die Kommunikation ist außerdem wechselseitig, mit Anfragen vom Client zum Server und Antworten, die zurückkommen.

Ein CDN verbessert die Effizienz durch Zwischenserver zwischen dem Client und dem Webseitenserver. Diese CDN-Server verwalten einen Teil der Client-Server-Kommunikation. Sie verringern den Web-Verkehr zum Webserver, reduzieren den Bandbreitenverbrauch und verbessern die Nutzererfahrung Ihrer Anwendungen.

Die Content Delivery Network (CDN)-Technologie kam in den späten 1990er-Jahren mit dem Fokus auf schnellerer Content-Bereitstellung über das Internet auf:

Erste Generation

CDN-Services der ersten Generation konzentrierten sich auf Netzwerkprinzipien des intelligenten Netzwerkverkehrsmanagements und Rechenzentren für die Replikation.

Zweite Generation

CDNs der zweiten Generation entstanden als Reaktion auf den Anstieg von Audio- und Video-Streaming-Diensten, insbesondere Video-on-Demand und News on Demand. Die Technologie wurde auch weiterentwickelt, um neue Herausforderungen bei der Bereitstellung von Inhalten auf Mobilgeräten zu lösen. Unternehmen nutzten Cloud-Computing-Techniken und Peer-to-Peer-Netzwerke, um die Bereitstellung von Inhalten zu beschleunigen.

Dritte Generation

CDNs der dritten Generation entwickeln sich kontinuierlich. AWS treibt als einer der weltweit führenden CDN-Serviceanbieter die Innovation an. Da die meisten Webservices in der Cloud zentralisiert sind, liegt der Fokus nun auf Edge-Computing – Verwaltung des Bandbreitenverbrauchs mithilfe intelligenter Geräte, die intelligent kommunizieren. Autonome und selbstverwaltete Edge-Netzwerke könnten der nächste Schritt der CDN-Technologie sein.

Content Delivery Networks (CDNs) funktionieren durch Herstellung eines Point of Presence (POP) oder eine Gruppe von CDN-Edge-Servern an verschiedenen geografischen Standorten. Dieses geografisch verteilte Netzwerk basiert auf den Prinzipien von Caching, dynamischer Beschleunigung und Edge-Logikberechnungen.

Caching

Caching ist der Prozess der Speicherung mehrerer Kopien derselben Daten für schnelleren Datenzugriff. Beim Computing gilt das Prinzip des Caching für alle Arten der Speicherverwaltung. Bei der CDN-Technologie bezieht sich der Begriff auf den Prozess der Speicherung von statischem Webseiten-Inhalt auf verschiedenen Servern im Netzwerk. Caching beim CDN funktioniert folgendermaßen:

1. Ein geografisch entfernter Webseitenbesucher fordert erstmals statischen Webseiteninhalt von Ihrer Seite an.
2. Die Anfrage erreicht Ihren Webanwendungsserver oder Ursprungsserver. Der Ursprungsserver sendet die Antwort an den entfernten Besucher. Gleichzeitig sendet er auch eine Kopie der Antwort an den CDN-POP, der dem Besucher geografisch am nächsten ist.
3. Der CDN-POP-Server speichert die Kopie als gecachte Datei.
4. Wenn dieser Besucher oder ein anderer Besucher an diesem Standort das nächste Mal dieselbe Anfrage stellt, sendet der Caching-Server – nicht der Ursprungsserver – die Antwort. 

Dynamische Beschleunigung

Dynamische Beschleunigung ist die Reduzierung der Server-Antwortzeit für dynamische Webinhaltsanfragen durch einen Zwischen-CDN-Server zwischen der Webanwendung und dem Client. Caching funktioniert mit dynamischem Webinhalt nicht gut, da der Inhalt sich bei jeder Nutzeranfrage ändern kann. CDN-Server müssen sich für jede dynamische Anfrage erneut mit dem Ursprungsserver verbinden, aber sie beschleunigen den Prozess, indem sie die Verbindung zwischen sich und dem Ursprungsserver optimieren.

Wenn der Client eine dynamische Anfrage über das Internet direkt an den Webserver sendet, könnte die Anfrage aufgrund der Netzwerk-Latenz verloren gehen oder verzögert werden. Es könnte auch Zeit erfordern, die Verbindung zur Sicherheitsüberprüfung zu öffnen und zu schließen. Wenn dagegen ein nahegelegener CDN-Server die Anfrage an den Ursprungsserver weiterleitet, ist bereits eine laufende, vertrauenswürdige Verbindung aufgebaut. Zum Beispiel könnten die folgenden Funktionen die Verbindung zwischen ihnen weiter optimieren:

•  Intelligente Routing-Algorithmen
• Geografische Nähe zum Ursprung
• Die Fähigkeit, die Client-Anfrage zu verarbeiten, was ihre Größe reduziert

Edge-Logikberechnungen

Sie können den CDN-Edge-Server so programmieren, dass er logische Berechnungen durchführt, die die Kommunikation zwischen dem Client und dem Server vereinfachen. Dieser Server kann zum Beispiel die folgenden Aufgaben erledigen:

• Nutzeranfragen untersuchen und Caching-Verhalten verändern.
• Fehlerhafte Nutzeranfragen validieren und handhaben.
• Inhalt vor der Antwort verändern oder optimieren.

Mithilfe der Verteilung der Anwendungslogik zwischen den Webservern und dem Netzwerk-Edge können Entwickler die Computing-Anforderungen des Ursprungsservers entlasten und die Webseiten-Leistung verbessern.

Amazon CloudFront ist ein Service für Content Delivery Network (CDN), der auf hohe Leistung, Sicherheit und Entwicklerkomfort ausgelegt ist. Amazon CloudFront kann für die folgenden Aufgaben eingesetzt werden:

• Bereitstellung von Daten über mehr als 450 global verteilte Points of Presence (POPs) mit automatischem Netzwerk-Mapping und intelligentem Routing.
• Verbesserung der Sicherheit mit Datenverkehrsverschlüsselung und Zugriffskontrollen und Verwendung von AWS Shield Standard zum Schutz vor Distributed Denial-of-Service (DDoS)-Angriffen ohne zusätzliche Kosten.
• Anpassung des Codes, den Sie am Edge des AWS-Netzwerks zur Bereitstellung von Inhalten ausführen, mithilfe von Serverless-Computing-Funktionen, um Kosten, Leistung und Sicherheit aufeinander abzustimmen.
• Automatische Skalierung zur Bereitstellung von Software, Spiel-Patches und IoT-Updates mit hohen Übertragungsraten.
  
  

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