Definition

CDN (Content Delivery Network)

Bei einem CDN (Content Delivery Network), auch Content Distribution-Network genannt, handelt es sich um eine Gruppe von geografisch verteilten und miteinander verbundenen Servern. Die stellen zwischengespeicherte Internetinhalte von einem Netzwerkstandort aus bereit, der dem Benutzer am nächsten ist, um dessen Auslieferung zu beschleunigen. Das primäre Ziel eines CDN ist die Verbesserung der Web-Performance durch die Verkürzung der Zeit, die für die Übertragung von Inhalten und Rich Media an die mit dem Internet verbundenen Geräte der Benutzer benötigt wird.

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Die Architektur eines Content Delivery Networks ist auch darauf ausgelegt, die Netzwerklatenz zu reduzieren, die oft durch den Transport von Datenverkehr über große Entfernungen und über mehrere Netzwerke verursacht wird. Die Beseitigung von Latenzzeiten wird immer wichtiger, da immer mehr dynamische Inhalte, Videos und Software as a Service (SaaS) an eine wachsende Anzahl von mobilen Geräten geliefert werden.

CDN-Anbieter hosten zwischengespeicherte Inhalte entweder in ihren eigenen Network Points of Presence (POP) oder in Rechenzentren Dritter. Wenn ein Benutzer Inhalte von einer Website anfordert und diese Inhalte in einem Content Delivery Network zwischengespeichert sind, leitet das CDN die Anforderung an den Server um, der dem Benutzer am nächsten ist, und liefert die zwischengespeicherten Inhalte von seinem Standort am Netzwerkrand aus. Dieser Vorgang ist für den Benutzer in der Regel nicht sichtbar.

Eine Vielzahl von Organisationen und Unternehmen nutzen CDNs, um ihre Webseiteninhalte zwischenzuspeichern, um die Leistungs- und Sicherheitsanforderungen ihres Unternehmens zu erfüllen. Der Bedarf an CDN-Diensten wächst, da Webseiten immer mehr Streaming-Videos, E-Commerce-Anwendungen und Cloud-basierte Anwendungen anbieten, bei denen eine hohe Performance entscheidend ist. Nur wenige CDNs haben POPs in jedem Land, was bedeutet, dass viele Firmen mehrere CDN-Anbieter nutzen, um sicherzustellen, dass sie die Anforderungen ihrer Geschäfts- oder Privatkunden erfüllen können, egal wo sie sich befinden.

Neben dem Caching von Inhalten und der Webbereitstellung profitieren CDN-Anbieter von ihrer Präsenz am Netzwerkrand, indem sie Services anbieten, die ihre Kernfunktionalitäten ergänzen. Dazu gehören Sicherheitsdienste, die DDoS-Schutz (Distributed Denial-of-Service), Web Application Firewalls (WAF) und Bot-Mitigation umfassen, Web- und Applikations-Performance und Beschleunigungsdienste, Streaming-Video- und Broadcast-Medien-Optimierung und sogar Digital Rights Management (DRM) für Video. Einige CDN-Anbieter stellen ihre APIs auch Entwicklern zur Verfügung, die die CDN-Plattform an ihre geschäftlichen Anforderungen anpassen möchten, insbesondere da Webseiten immer dynamischer und komplexer werden.

Wie funktioniert ein Content Delivery Network?

Der Prozess des Zugriffs auf Inhalte, die an einem CDN-Netzwerkrandstandort zwischengespeichert werden, ist für den Benutzer fast immer unsichtbar. Die CDN-Verwaltungssoftware berechnet dynamisch, welcher Server sich am nächsten zum anfragenden Nutzer befindet, und liefert die Inhalte basierend auf diesen Berechnungen. Der CDN-Server am Netzwerkrand kommuniziert mit dem Ursprungsserver des Inhalts, um sicherzustellen, dass alle Inhalte, die zuvor nicht zwischengespeichert wurden, auch an den Benutzer geliefert werden. Dadurch verringert sich nicht nur die Entfernung, die der Inhalt zurücklegt, sondern auch die Anzahl der Hops, die ein Datenpaket machen muss. Das Ergebnis sind weniger Paketverluste, eine optimierte Bandbreite und eine schnellere Leistung, wodurch Zeitüberschreitungen, Latenzzeiten und Jitter minimiert werden und sich das allgemeine Benutzererlebnis verbessert. Im Falle eines Internetangriffs oder -ausfalls bleiben die auf einem CDN-Server gehosteten Inhalte zumindest für einige Benutzer verfügbar.

Unternehmen kaufen Dienste von CDN-Anbietern, um ihren Benutzern ihre Inhalte vom nächstgelegenen Standort aus zur Verfügung zu stellen. CDN-Anbieter hosten Inhalte entweder selbst oder bezahlen Netzwerkbetreiber und Internet Service Provider (ISP) für das Hosting von CDN-Servern. Neben der Platzierung von Servern am Netzwerkrand verwenden CDN-Anbieter Load Balancing und SSDs, damit die Daten die Benutzer schneller erreichen. Sie arbeiten auch daran, die Dateigrößen mithilfe von Komprimierung und speziellen Algorithmen zu reduzieren, und sie setzen maschinelles Lernen und KI ein, um schnellere Lade- und Übertragungszeiten zu ermöglichen.

Beispiel für ein CDN mit geografisch verteilten Servern.
Abbildung 1: Beispiel für ein CDN mit geografisch verteilten Servern.

Geschichte der CDNs

Das erste CDN wurde 1998 von Akamai Technologies vorgestellt, kurz nachdem das öffentliche Internet verfügbar war. Die ursprünglichen Techniken von Akamai dienen als Grundlage für die heutigen Content Distribution Networks. Die Produzenten von Inhalten erkannten, dass sie einen Weg finden mussten, um die Zeit für die Bereitstellung von Informationen an die Benutzer zu verkürzen. CDNs wurden als eine Möglichkeit gesehen, die Netzwerkleistung zu verbessern und die Bandbreite effizient zu nutzen. Diese Grundprämisse bleibt wichtig, da die Menge an Online-Inhalten weiter wächst.

Sogenannte CDNs der ersten Generation spezialisierten sich auf E-Commerce-Transaktionen, Software-Downloads sowie Audio- und Video-Streaming. Als Cloud- und Mobile-Computing an Bedeutung gewannen, entwickelten sich CDN-Dienste der zweiten Generation. Sie ermöglichten die effiziente Bereitstellung von komplexeren Multimedia- und Web-Inhalten für eine breitere Benutzergemeinschaft über eine größere Vielfalt von Geräten. Mit der zunehmenden Internetnutzung vervielfachte sich die Zahl der CDN-Anbieter, ebenso wie die von CDN-Unternehmen angebotenen Dienste.

Zu den neuen CDN-Geschäftsmodellen gehört auch eine Vielzahl von Preismethoden, die von Gebühren pro Nutzung und Volumen der gelieferten Inhalte bis hin zu einer Flatrate oder kostenlosen Basisdiensten mit Zusatzgebühren für zusätzliche Leistungs- und Optimierungsdienste reichen. Eine Vielzahl von Unternehmen nutzt CDN-Dienste zur Beschleunigung statischer und dynamischer Inhalte, zur Bereitstellung von Online-Spielen und mobilen Inhalten, zum Streaming von Videos und für eine Reihe weiterer Anwendungen.

Die Vorteile bei der Verwendung eines CDN

Zu den Hauptvorteilen traditioneller CDN-Dienste gehören:

  • Verbesserte Ladezeiten von Webseiten, um zu verhindern, dass Nutzer eine langsam ladende Seite oder eine E-Commerce-Anwendung, bei der Einkäufe im Einkaufswagen verbleiben, aufgeben;
  • Verbesserte Sicherheit durch eine wachsende Anzahl von Diensten, die DDoS-Abwehr, WAFs und Bot-Abwehr umfassen;
  • Erhöhte Verfügbarkeit von Inhalten, da CDNs mehr Datenverkehr bewältigen und Netzwerkausfälle besser vermeiden können als der Ursprungsserver, der sich möglicherweise mehrere Netzwerke vom Endbenutzer entfernt befindet; und
  • Ein vielfältiger Mix aus Performance- und Web-Content-Optimierungsservices, die den im Cache gespeicherten Website-Content ergänzen.
Diese Definition wurde zuletzt im Februar 2021 aktualisiert

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