淺析CDN技術及其發展

于翀

摘要：在INTERNET飛速發展的今天，CDN服務在互聯網上的應用顯得越發的重要，其技術也是發展的更加成熟，各類型互聯網公司也開始進軍這個行業，成為很多行業競爭的新領地。CDN專業服務商為保障網絡環境順暢做出了不少的努力，從降低網絡堵塞，到提升用戶網絡訪問體驗等，再到資源的合理利用等，CDN服務商起到了關鍵的作用，經過他們多年的努力，其技術如緩存、內容復制技術等都大大推動了互聯網的發展。未來用戶在帶寬上的需求也會更大，在網絡承載能力有限的情況下，怎樣保證移動網絡環境的信息傳輸順暢，是CDN服務商可以體現優勢的內容。根據目前互聯網的發展需求，網站的用戶體驗、速度、可靠性三個指標已成為吸引用戶訪問的基本要素。CDN服務商的網絡加速服務因此受到了很大的關注。尤其是近些年隨著移動互聯網的發展壯大，對這方面的需求比重更大，CDN服務商通過技術創新改善對移動網絡環境下的響應速度及穩定性有了較大提升，移動互聯網將成為新的市場。國內的CDN行業市場發展潛力巨大，這是互聯網快速發展的需求，不斷的創新技術改善服務，提供更先進的技術支持，這將大力推動CDN行業邁向更廣闊的領域。

關鍵詞：CDN加速 網絡 分布

一、什么是CDN

所謂CDN（content delivery/distribution network）全稱就是內容分發網絡構建CDN的目的：是通過在現有的互聯網中增加一層新的網絡架構，將網絡內容發布到最接近用戶的網絡“邊緣”，使用戶可以就近取得所需的內容，解決互聯網網絡擁擠的狀況，提高用戶所能獲取服務或業務的服務質量。其實質是在互聯網上構建一個覆蓋網絡。

CDN的能力：從技術上全面解決由于網絡帶寬小、用戶訪問量大、網點分布不均而產生的用戶使用互聯網業務服務質量差的根本原因。

CDN是構建在網絡之上的內容分發網絡，依靠部署在各地的邊緣服務器，通過中心平臺的負載均衡、內容分發、調度等功能模塊，使用戶就近獲取所需內容，降低網絡擁塞，提高用戶訪問響應速度和命中率。CDN的關鍵技術主要有內容存儲和分發技術。

CDN的基本原理是廣泛采用各種緩存服務器，將這些緩存服務器分布到用戶訪問相對集中的地區或網絡中，在用戶訪問網站時，利用全局負載技術將用戶的訪問指向距離最近的工作正常的緩存服務器上，由緩存服務器直接響應用戶請求。

二、CDN的網絡架構

CDN網絡架構主要由兩大部分，分為中心和邊緣兩部分，中心指CDN網管中心和DNS重定向解析中心，負責全局負載均衡，設備系統安裝在管理中心機房，邊緣主要指異地節點，CDN分發的載體，主要由Cache和負載均衡器等組成。

當用戶訪問加入CDN服務的網站時，域名解析請求將最終交給全局負載均衡DNS進行處理。全局負載均衡DNS通過一組預先定義好的策略，將當時最接近用戶的節點地址提供給用戶，使用戶能夠得到快速的服務。同時，它還與分布在世界各地的所有CDNC節點保持通信，搜集各節點的通信狀態，確保不將用戶的請求分配到不可用的CDN節點上，實際上是通過DNS做全局負載均衡。

對于普通的Internet用戶來講，每個CDN節點就相當于一個放置在它周圍的WEB。通過全局負載均衡DNS的控制，用戶的請求被透明地指向離他最近的節點，節點中CDN服務器會像網站的原始服務器一樣，響應用戶的請求。由于它離用戶更近，因而響應時間必然更快。

每個CDN節點由兩部分組成：負載均衡設備和高速緩存服務器負載均衡設備負責每個節點中各個Cache的負載均衡，保證節點的工作效率；同時，負載均衡設備還負責收集節點與周圍環境的信息，保持與全局負載DNS的通信，實現整個系統的負載均衡。

高速緩存服務器（Cache）負責存儲客戶網站的大量信息，就像一個靠近用戶的網站服務器一樣響應本地用戶的訪問請求。

CDN的管理系統是整個系統能夠正常運轉的保證。它不僅能對系統中的各個子系統和設備進行實時監控，對各種故障產生相應的告警，還可以實時監測到系統中總的流量和各節點的流量，并保存在系統的數據庫中，使網管人員能夠方便地進行進一步分析。通過完善的網管系統，用戶可以對系統配置進行修改。

理論上，最簡單的CDN網絡有一個負責全局負載均衡的DNS和各節點一臺Cache，即可運行。DNS支持根據用戶源lP地址解析不同的lP，實現就近訪問。為了保證高可用性等，需要監視各節點的流量、健康狀況等。一個節點的單臺Cache承載數量不夠時，才需要多臺Cache，多臺Cache同時工作，才需要負載均衡器，使Cache群協同工作。

三、CDN的特點

1.本地Cache加速。提高了企業站點（尤其含有大量圖片和靜態頁面站點）的訪問速度，并大大提高以上性質站點的穩定性

2.鏡像服務。消除了不同運營商之間互聯的瓶頸造成的影響，實現了跨運營商的網絡加速，保證不同網絡中的用戶都能得到良好的訪問質量。

3.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。

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

5.集群抗攻擊。廣泛分布的CDN節點加上節點之間的智能冗余機制，可以有效地預防黑客入侵以及降低各種D-D-o.S攻擊對網站的影響，同時保證較好的服務質量。

四、CDN的優點

CDN能幾乎涵蓋國內所有線路。而在可靠性上，CDN在結構上實現了多點的冗余，即使某一個節點由于意外發生故障，對網站的訪問能夠被自動導向其他的健康節點進行響應。CDN能輕松實現網站的全國鋪設，不必考慮服務器的投入與托管、不必考慮新增帶寬的成本、不必考慮多臺服務器的鏡像同步、不必考慮更多的管理維護技術人員。

五、CDN的缺點

（1）實時性不太好是CDN的不足。不過，隨著對CDN需求的逐漸升溫，這一不足得到了改進，使來自于遠程服務器的網絡內容網頁與復本服務器或緩存器中的網頁保持同步。解決方法是在網絡內容發生變化時將新的網絡內容從服務器端直接傳送到緩存器，或者當對網絡內容的訪問增加時將數據源服務器的網絡內容盡可能實時地復制到緩存服務器。

（2）CDN的安全性也存在一定的隱患，因為CDN加還的原理是把數據分布到各地的加速服務器。用戶的關鍵數據在分發到服務器節點之前進行加密再保存在加速服務器節點上，如果加密算法不夠嚴密用戶的數據就有在遠端服務器被破解的可能。

六、CDN的發展

CDN的誕生和發展與互聯網和新技術的發展、應用有著密切的關系，其目的就在于滿足應用需求。早期的CDN主要以實現靜態文本和圖片等靜態內容的加速為主，CDN作為IDC的一個增值服務出現；以后隨著流媒體服務的發展和Web2.O應用的出現，傳統HTTP和下載、網絡游戲產業以及網絡視頻等對服務器和網絡帶寬的需求壓力加大，流媒體、Flash、視頻和下載等網站內容及業務成了新的主要應用對象。為了給軟件下載、視頻流媒體、企業Web應用、B2B交易和Web 2.0互動等各種服務加速，傳統的CDN技術又增加了壓縮、流量整形、智能路由和網絡優化等技術。

在運營商方面，2000年年初，中國電信建設了自己的CDN網絡，2004年，中國電信組建了自己的CDN流媒體分發網絡。隨后在中國電信推廣IPTV業務時，為了使得用戶獲得良好的視頻業務體驗，又建設了部分CDN節點。

早在200 5年，亞馬遜推出的“CloudFront”的CDN服務為中小型客戶帶來了前所未有的便捷和實用。此項服務將IDC、CDN和云計算相融合，為全球的互聯網企業起到了示范作用。而我國在2011年已有互聯網企業成功建設了一種基于云計算的CDN網絡CloudCDN，采用分布式處理、并行化協同處理技術，實現了網絡資源的共享和高效利用，它透過全球各地不同的CDN云（CDN Cloud）產生的一種新型CDN服務。它是CDN在云計算上的延伸和發展，是云計算在CDN上的創新應用成果。

由于中國的互聯網起步較晚，國內的互聯網廠商的服務模式還很單一，從原來的短信到現在的網絡游戲；由于帶寬租用成本在運營成本中占據較高比例，造成價格偏高，而若互聯網廠商選擇自己建設CDN，雖然節約了成本，但因缺乏專業的經驗與規模效益，CDN建設后發揮的效果并不好；由于P2P的建設很便宜，因而很多企業選擇采用P2P實現加速作用。這些都在很大程度上阻礙了國內CDN市場的發展。

未來，無論是在產業鏈聯合與重構方面，還是從最基本的互聯網接入到各種豐富多彩的業務應用，都將給眾多的CDN服務提供商、云服務提供商、運營商、SP、CP帶來豐厚的利益。

七、結語

CDN在云技術的支持和相互融合下帶來了互聯網的新發展方，云計算和CDN是相輔相成，密不可分的。CDN就是云端的一種形式，也是云端技術和加速服務價值所在，未來的網絡對于資源存儲和加速服務的需求越來越大，CDN必將得到更多的支持和發展機會，未來其貢獻值與發展潛力是不可估量的。