什么是CDN

CDN，是地理上分布的网络的代理服务器和它们的数据中心。目标是通过相对于最终用户在空间上分配服务来提供高可用性和高性能。CDN于1990年代后期问世，其目的是减轻Internet的性能瓶颈，即使互联网已开始成为个人和企业的关键任务媒体。从那时起，CDN已经发展为当今互联网的大部分内容提供服务，包括Web对象（文本、图形和脚本）、可下载对象（媒体文件、软件、文档）、应用程序（电子商务、门户网站）、实时流媒体媒体、点播流媒体和社交媒体网站。

CDN是互联网生态系统中的一层。媒体公司和电子商务供应商等内容所有者向CDN运营商付款，以将其内容交付给最终用户。反过来，CDN向Internet服务提供商（ISP），运营商和网络运营商支付在其数据中心托管其服务器的费用。

CDN是一个涵盖性术语，涵盖了不同类型的内容交付服务：视频流、软件下载、Web和移动内容加速、许可/托管的CDN、透明缓存以及用于衡量CDN性能的服务、负载平衡、多CDN交换和分析以及云情报。CDN供应商可能会通过DDoS保护和Web应用程序防火墙（WAF）以及WAN优化进入安全性等其他行业。

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CDN技术

CDN节点通常部署在多个位置，通常在多个Internet主干上。好处包括降低带宽成本，缩短页面加载时间或提高内容的全局可用性。组成CDN的节点和服务器的数量各不相同，具体取决于体系结构，有些节点和服务器通过许多远程存在点（PoP）上的数以万计的服务器到达数千个节点。其他人则建立了全球网络，并拥有少量的地理PoP。

对内容的请求通常在算法上定向到以某种方式最佳的节点。在优化性能时，可以选择最适合向用户提供内容的位置。可以通过选择跳数最少，距请求客户端的网络秒数最少或在服务器性能方面的最高可用性的位置来度量，以优化跨本地网络的传递。在优化成本时，可以选择成本最低的位置。在最佳方案中，这两个目标趋于一致，因为在网络边缘靠近最终用户的边缘服务器可能在性能或成本方面具有优势。

大多数CDN提供商会根据所需的覆盖范围，在不同的，定义的PoP集中提供服务，例如美国、全球、亚太地区等。这些PoP可以称为“边缘”、“边缘节点”或“边缘网络”，因为它们将是CDN资产最接近最终用户的边缘。

安全和隐私

CDN提供商可以从内容提供商使用其网络支付的直接费用中获利，也可以从用户分析和跟踪将脚本加载到其浏览器来源内的客户网站时收集的数据中获利。因此，出于行为目标的目的，这些服务被认为是潜在的隐私入侵，并且正在创建解决方案以恢复单一来源的服务和资源缓存。

服务JavaScript的CDN网络也已成为使用它们将恶意内容注入页面的一种方式。为此，创建了子资源完整性机制，以确保该页面加载一个脚本，该脚本的内容是已知的并且受网站作者引用的哈希的限制。

内容联网技术

互联网是根据端到端原则设计的。该原理使核心网络保持相对简单，并将智能尽可能地移至网络端点：主机和客户端。结果，核心网络经过专门化、简化和优化，仅转发数据包。

内容交付网络通过使用旨在优化内容交付的技术在其上分布各种智能应用程序来增强端到端传输网络。最终紧密集成的覆盖层使用Web缓存，服务器负载平衡，请求路由和内容服务。

Web缓存将流行的内容存储在对请求的内容有xxx需求的服务器上。这些共享的网络设备减少了带宽需求，减轻了服务器负载，并改善了客户端对缓存中存储的内容的响应时间。基于用户的请求（拉式缓存）或基于从内容服务器分发的预加载内容（推式缓存）填充Web缓存。

服务器负载平衡使用一种或多种技术，包括基于服务的（全局负载平衡）或基于硬件的（即第4-7层交换机，也称为Web交换机、内容交换机或多层交换机）在多个交换机之间共享流量服务器或Web缓存。在此为交换机分配了一个虚拟IP地址。然后，将到达交换机的流量定向到连接到该交换机的真实Web服务器之一。这具有平衡负载，增加总容量，改善可伸缩性以及通过重新分配故障Web服务器的负载并提供服务器运行状况检查来提高可靠性的优点。

可以使用第4-7层交换机来形成内容群集或服务节点，以平衡网络中多个服务器或多个Web缓存之间的负载。

请求路由将客户端请求定向到最能满足请求的内容源。这可能涉及将客户端请求定向到最接近客户端或容量xxx的服务节点。各种算法用于路由请求。其中包括全局服务器负载平衡，基于DNS的请求路由、动态图元文件生成、HTML重写和任意广播。使用包括被动探测、主动探测和连接监视在内的多种技术来估计接近度（选择最近的服务节点）。

CDN使用多种内容传递方法，包括但不限于手动资产复制，活动Web缓存和全局硬件负载平衡器。

内容服务协议

设计了几个协议套件，以提供对分布在整个内容网络中的各种内容服务的访问。Internet内容适配协议（ICAP）于1990年代末开发，旨在为连接应用程序服务器提供开放标准。开放可插拔边缘服务（OPES）协议提供了一种最近定义和更强大的解决方案。此体系结构定义了OPES服务应用程序，这些应用程序可以驻留在OPES处理器本身上，也可以在标注服务器上远程执行。边缘包括或ESI是用于边缘级动态Web内容组装的一种小型标记语言。网站生成内容是相当普遍的。可能是因为目录或论坛等内容的更改，或者是由于个性化。这给缓存系统带来了问题。为了克服这个问题，一群公司创建了ESI。

对等CDN

在对等（P2P）内容交付网络中，客户端提供并使用资源。这意味着与客户端-服务器系统不同，以内容为中心的网络实际上可以随着更多用户开始访问内容而表现更好（尤其是使用诸如Bittorrent之类的协议要求用户共享）。此属性是使用P2P网络的主要优点之一，因为它使原始内容分发者的设置和运行成本非常小。

私人CDN

如果内容所有者对商业CDN服务的选择或成本不满意，则可以创建自己的CDN。这称为私有CDN。私有CDN由仅为其所有者提供内容的PoP（存在点）组成。这些PoP可以是缓存服务器、反向代理或应用程序交付控制器。它可以简单到只有两个缓存服务，也可以足够大以提供PB级内容。

大型内容分发网络甚至可以建立并设置自己的专用网络，以在缓存位置之间分发内容的副本。在专用网络的容量不足或出现导致容量减少的故障的情况下，此类专用网络通常与公用网络结合用作备用选项。由于相同的内容必须分布在许多位置，因此可以使用多种多播技术来减少带宽消耗。在专用网络上，还提出了根据网络负载条件选择多播树以更有效地利用可用网络容量的建议。

CDN趋势

电信CDN的出现

流视频流量的快速增长使用宽带提供商的大量资本支出，以满足这种需求并通过提供足够好的体验质量来保留用户。

为了解决这个问题，电信服务提供商（TSP）已开始启动自己的内容交付网络，以减轻对网络主干网的需求并减少基础设施投资。

电信CDN的优势

由于电信 CDN拥有通过其传输视频内容的网络，因此它们具有优于传统CDN的优势。

他们拥有最后一英里，可以将内容交付给最终用户，因为它们可以缓存在他们的网络深处。这种深层缓存可以xxx程度地减少视频数据在一般Internet上的传播距离，并可以更快，更可靠地传输它。

电信CDN还具有内置的成本优势，因为传统CDN必须从它们租用带宽，并将运营商的利润建立到自己的成本模型中。

此外，通过运营自己的内容交付基础架构，电信运营商可以更好地控制其资源利用。由CDN执行的内容管理操作通常在没有有关与之交互或具有业务关系的电信运营商的网络信息的情况下应用。对于面对有限操作范围的电信运营商来说，这些挑战面临着很多挑战，这些运营对其资源的利用产生了影响。

相比之下，电信CDN的部署允许运营商实施自己的内容管理操作，使他们能够更好地控制其资源的利用，从而提供更好的服务质量和体验给他们的最终用户。

联合CDN

2011年6月，StreamingMedia.com报道说，一群TSP建立了运营商交换所（OCX），以互连其网络，并与Akamai和Limelight Networks这样的大型传统CDN进行更直接的竞争，后者在全球范围内拥有广泛的PoP。通过这种方式，电信公司正在构建联合CDN产品，这对于愿意将其内容交付给该联合会的总受众的内容提供商来说更为有趣。

在不久的将来，可能会创建其他电信CDN联合会。他们将通过加入该联盟的新电信公司的注册来壮大，并将网络存在及其Internet用户基础带到现有的电信公司。

使用EDNS0选项提高CDN性能

传统上，CDN使用客户端的递归DNS解析器的IP来对客户端进行地理位置定位。尽管在许多情况下这是一种可靠的方法，但是如果客户端使用距离较远的非本地递归DNS解析器，则会导致客户端性能下降。例如，如果CDN可以将来自印度客户端的请求路由到新加坡的边缘服务器，前提是该客户端使用新加坡的公共DNS解析器，从而导致该客户端的性能不佳。确实，最近的一项研究^[31]研究表明，在许多普遍使用公共DNS解析器的国家/地区中，客户端与其递归DNS解析器之间的平均距离可能高达一千英里。2011年8月，由Google领导的全球xxx的互联网服务提供商联盟宣布了edns-client-subnet IETF Internet-Draft的正式实施，^[32]旨在准确定位DNS解析响应。该倡议包括xxx的DNS服务提供商，如数量有限的谷歌公共DNS和CDN服务供应商以及。使用edns-client-subnet EDNS0选项，CDN现在可以在解析DNS请求时利用请求客户端的子网的IP地址。这种方法被称为最终用户映射，已被CDN所采用，并且已证明可以xxx减少往返延迟，并提高使用公共DNS或其他非本地解析器的客户端的性能。但是，EDNS0的使用也有缺点，因为它降低了递归解析器上缓存解析的效率，增加了DNS解析的总流量，并引起了暴露客户端子网的隐私问题。

虚拟CDN（vCDN）

虚拟化技术正用于部署虚拟CDN（vCDN），目的是降低内容提供商的成本，同时增加弹性并减少服务延迟。使用vCDN，可以避免传统的CDN限制，例如性能，可靠性和可用性，因为虚拟缓存是动态分布（作为虚拟机或容器）部署在跨提供商地理范围的物理服务器中的。由于虚拟缓存的放置基于内容类型和服务器或最终用户的地理位置，因此vCDN对服务交付和网络拥塞具有重大影响。

图像优化和交付（图像CDN）

2017年，Google的 Addy Osmany 开始将可以自然地与响应式Web设计范式（特别是元素）集成的软件解决方案称为Image CDN。该表述指的是Web体系结构能够通过HTTP服务同一图像的多个版本的能力，具体取决于请求该浏览器的浏览器的属性，该属性由浏览器或服务器端逻辑确定。在Google看来，图像CDN的目的是在保持下载速度的同时，提供高质量的图像（或者更好的是人眼感知为高质量的图像），从而为用户提供出色的用户体验（UX）。

可以说，图像CDN术语最初是一个错误的称呼，因为当时Cloudinary和Imgix（Google在Addy Osmany在2017年指南中引用的示例）当时都不是该术语的经典意义上的CDN。但是不久之后，几家公司提供了解决方案，使开发人员可以根据几种策略为其图形资产提供不同版本的服务。这些解决方案中的许多解决方案都建立在传统CDN之上，例如Akamai、CloudFront、Fastly、Verizon Digital Media Services和Cloudflare。同时，其他已经提供图像多服务服务的解决方案通过本地提供CDN功能（ImageEngine）或与现有CDN之一集成（Cloudinary / Akamai、Imgix / Fastly）加入了Image CDN定义。。

虽然可能无法提供关于图像CDN的普遍认可的定义，但是一般而言，图像CDN支持以下三个组件：

• 内容交付网络（CDN），用于快速提供图像。
• 图像处理和优化，可以通过URL指令即时，以批处理方式（通过手动上传图像）或全自动（或两者结合）进行。
• 设备检测（也称为设备智能），即通过分析User-Agent字符串、HTTP Accept标头、Client-Hints或JavaScript来确定请求浏览器和/或设备的属性的能力。