CDN原理解析

首先,讓我們來看一下傳統的Internet網絡的基本結構和數據傳輸情況,如下圖所示。

 

Internet 網絡基本結構及數據傳輸方式

根據傳統的網絡結構,用戶的訪問流程基本如下:

1.用戶在自己的瀏覽器中輸入要訪問的網站的域名

2.瀏覽器向本地DNS請求對該域名的解析

3.本地DNS將請求發到網站授權的DNS服務器

4.授權DNS將服務器的IP地址作爲解析結果送給本地DNS

5.本地DNS將解析結果返還給用戶,同時將該解析結果保存在自己的緩存中,直到相應的TTL(生存週期)過期,纔再向網站的授權DNS請求解析

6.用戶在得到IP地址後,向該地址所指向的網站的服務器進行訪問;

上述傳統的訪問模式存在着如下幾個嚴重影響互聯網用戶的訪問效率和質量的環節:

     首先,傳統的DNS解析過程在將網站主機域名轉換爲IP地址時,並不預先判斷該服務器是否正常工作;即使該服務器已經宕機不能提供服務了,用戶的請求仍將被髮往這臺服務器,造成服務的中斷。

     其次,互聯網從誕生的第一天起,就缺乏一個專門的中央管理結構,也缺乏統一的產品和技術標準。這一點曾是互聯網得以迅速發展的優勢。但是,隨着互聯網的 規模越來越大,這一點造成了衆多不同網絡結構並存的局面。不同網絡間的兼容以及不同網絡運營商/ISP之間的傳輸瓶頸等問題使得數據的流通受到限制。據統 計,現有互聯網上的平均傳輸速率不高於30Kbps。

     另外,現有的互聯網以數據包傳輸爲基礎,任何一個數據包的丟失或出錯都必須重新發送,而平均一個重傳過程需要3秒鐘,從而導致延遲。並且現有的HTTP 協議也有誘發延遲的因素,據調查,完整下載一個網頁,需要在用戶和服務器之間往返20~100次。

     最後,現有的路由技術以路由器工作狀態的歷史數據爲依據來確定當前數據包的傳輸路徑,無法真實反應當前的路由和網絡連接狀況。這往往會導致數據傳輸所經 過的路徑並不是當前的最佳路徑。而且,衆多的路由器和交換機不但使數據傳輸的時間延遲增大,還會增加出錯的機率,因爲任何一個路由器出現問題都會影響到整 個傳輸過程。

CDN是通過在現有的Internet中增加一層新的網絡架構,將網站的內容發佈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Internet網絡擁塞狀況,提高用戶訪問網站的響應速度。其技術原理是儘可能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,系統通過 在精心挑選的網絡各處放置節點服務器,從而將網站的內容放置到離用戶最近、最快的地方,避免了上述影響互聯網傳輸性能的“第一公里”和“網間互聯瓶頸”等 各個環節,從而實現跨地區、跨運營商網絡加速服務。

其技術優點,CDN全球網絡鏡像及加速引擎使用本地Cache加速,鏡像服務,遠程加速,帶寬優化,可擴展性,VPN高速壓縮通道以及集羣抗攻擊技術實現 網絡負載均衡,智能多線,自動獲取最快路徑並支持網通,電信,香港和教育網鏡像,實現真正意義上的網絡加速。

 

 

 

     與智能DNS解析相比CDN全球網絡鏡像及加速引擎不僅僅實現了網絡負載均衡,並在智能 DNS解析的基礎上,使用本地Cache加速,鏡像服務,遠程加速,帶寬優化,可擴展性,VPN高速壓縮通道以 及集羣抗攻擊等最新技術,實現智能多線,自動獲取最快路徑。可見比起智能DNS解析使用CDN能爲用戶提供更優 ,更快,更安全的網絡服務並實現真正的意義上的網絡加速。

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,由於CDN對域名解析過程進 行了調整,所以解析函數庫一般得到的是該域名對應的CNAME記錄,爲了得到實際IP地址,瀏覽器需要再次對獲得的CNAME域名進行解析以得到實際的 IP地址;在此過程中,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)、此次解析得到CDN緩存服務器的IP地址,瀏覽器在得到實際的IP地址以後,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,通過Cache內部專用DNS解析得到此域名的實際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地址得得到內容以後,一方面在本地進行保存,以備以後使用,另一方面把獲取的數據返回給客戶端,完成數據服務過程;

6)、客戶端得到由緩存服務器返回的數據以後顯示出來並完成整個瀏覽的數據請求過程。

通過以上的分析我們可以得到,爲了實現既要對普通用戶透明(即加入緩存以 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即可訪問,又要在爲指定的網站提供加速服務的同時降低對ICP的影響,只要修改整個訪問過程 中的域名解析部分,以實現透明的加速服務,下面是CDN網絡實現的具體操作過程。

1)、作爲ICP,只需要把域名解釋權交給CDN運營商,其他方面不需要進行任何的修改;操作時,ICP修改自己域名的解析記錄,一般用cname方式指向CDN網絡Cache服務器的地址。

2)、作爲CDN運營商,首先需要爲ICP的域名提供公開的解析,爲了實現sortlist,一般是把ICP的域名解釋結果指向一個CNAME記錄;

3)、當需要進行sortlist時,CDN運營商可以利用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可以根據客戶端的IP地址,返回相同域名的不同IP地址;

4)、由於從cname獲得的IP地址,並且帶有hostname信息,請求到達Cache之後,Cache必須知道源服務器的IP地址,所以在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,還需要維護一臺授權服務器,控制哪些域名可以進行緩存,而哪些又不進行緩存,以免發生開放代理的情況。

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,但無論在什麼地方訪問都會感覺速度很快。而一般的網站如果服務器在網通,電信用戶訪問很慢,如果服務器在電信,網通用戶訪問又很慢。

  採取了分佈式網絡緩存結構(即國際上流行的web cache技術),通過在現有的Internet中增加一層新的網絡架構,將網站的內容發佈到最接近用戶的cache服務器內,通過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網絡擁塞狀況,提高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,這些內容可以緩存,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。

  由於動態內容必須通過互聯網來傳輸,因此要提供快速的網絡體驗,以滿足當今用戶的要求,只能通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通過互聯網的最佳路由,充分利用這些最佳路由,加速通過互聯網協議的數據通訊,以改善用戶的網絡體驗。

 

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,並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、集羣抗攻擊 廣泛分佈的CDN節點加上節點之間的智能冗餘機制,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 。

 

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