cdn原理

CND技术

白皮书

技术白皮书

2008年4月19日

杭州杨梅网络科技有限公司

一、CDN 概述 (3)

1.1 什么是CDN (3)

1.2 为什么要用CDN (3)

1.3 CDN 技术原理 (3)

二、CDN 架构............................................................................................................................... .7

2.1 CDN 网络架构 (7)

2.2 CDN 运营系统架构 (7)

三、CDN 产品介绍 (8)

3.1．静态内容加速 (8)

3.2．动态内容加速 (9)

3.3．大文件下载加速 (9)

3.4．流媒体点播加速 (11)

3.5．流媒体直播加速 (12)

3.6．GSLB/智能DNS (13)

四、CDN的特点与优势 (13)

五、CDN 带来的益处 (14)

5.1 给ISP 带来的益处 (14)

5.2 给网站带来的益处 (14)

六、常见问题 (15)

CDN 服务对网站的作用是什么？ (15)

CDN 服务与镜像站点的区别是什么？ (15)

哪些内容适合用CDN 技术进行加速？ (15)

对于准静态内容如何来实现cache (15)

七、总结 (16)

一、CDN 概述

1.11.1什么是什么是什么是CDN CDN CDN

CDN 的全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet 中增加一层新的网络架构，将网站的内容发布到最接近用户的网络“边缘”，使用户可以就近取得所需的内容，提高用户访问网站的响应速度。

CDN 有别于镜像，因为它比镜像更智能，或者可以做这样一个比喻：CDN=更智能的镜像+缓存+流量导流。因而，CDN 可以明显提高Internet 网络中信息流动的效率。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等问题，提高用户访问网站的响应速度。

1.2 1.2 为什么要用为什么要用为什么要用CDN CDN CDN

互联的网络环境越来越复杂，各ISP 之间的瓶颈严重，国内到国外慢；

宽带普及，终端接入速度越来越快，IDC 机房成了瓶劲；

DDOS 攻击频繁，网络安全堪忧；

骨干网络日趋拥堵，这些问题在目前的网络环境都无法使用传统的方式解决，CDN的出现恰恰解决了这些难题，同时节约大量骨干网络带宽，有利用互联网的发展。

1.3 CDN 1.3 CDN技术原理技术原理技术原理

首先，让我们来看一下传统的Internet 网络的基本结构和数据传输情况，

如下图1-1 所示。

图1-1 Internet 网络基本结构及数据传输方式

根据传统的网络结构，用户的访问流程基本如下：

a) 用户在自己的浏览器中输入要访问的网站的域名；

b)浏览器向本地DNS 请求对该域名的解析；

c)本地DNS 将请求发到网站授权的DNS 服务器；

d)授权DNS 将服务器的IP 地址作为解析结果送给本地DNS；

e)本地DNS 将解析结果返还给用户，同时将该解析结果保存在自己的缓存中，直到相应的

TTL（生存周期）过期，才再向网站的授权DNS 请求解析；

f) 用户在得到IP 地址后，向该地址所指向的网站的服务器进行访问；

上述传统的访问模式存在着如下几个严重影响互联网用户的访问效率和质量的环节：效率和质量的环节：

首先，传统的DNS 解析过程在将网站主机域名转换为IP 地址时，并不预先判断该服务器是否正常工作；即使该服务器已经宕机不能提供服务了，用户的请求仍将被发往这台服务器，造成服务的中断。

其次，互联网从诞生的第一天起，就缺乏一个专门的中央管理结构，也缺乏统一的产品和技术标准。这一点曾是互联网得以迅速发展的优势。但是，随着互联网的规模越来越大，这一点造成了众多不同网络结构并存的局面。不同网络间的兼容以及不同网络运营商/ISP 之间的传输瓶颈等问题使得数据的流通受到限制。据统计，现有互联网上的平均传输速率不高于30Kbps 。

另外，现有的互联网以数据包传输为基础，任何一个数据包的丢失或出错都必须重新发送，而平均一个重传过程需要3 秒钟，从而导致延迟。并且现有的HTT P 协议也有诱发延迟的因素，据调查，完整下载一个网页，需要在用户和服务器之间往返20～100 次。

最后，现有的路由技术以路由器工作状态的历史数据为依据来确定当前数据包的传输路径，无法真实反应当前的路由和网络连接状况。这往往会导致数据传输所经过的路径并不是当前的最佳路径。而且，众多的路由器和交换机不但使数据传输的时间延迟增大，还会增加出错的几率，因为任何一个路由器出现问题都会影响到整个传输过程。

CDN CDN 工作原理示意图：工作原理示意图：工作原理示意图：

CDN CDN 对网络的优化作用：对网络的优化作用：对网络的优化作用：

CDN 系统通过在精心挑选的网络各处放置节点服务器，从而将网站的内容放置到离用户最近的地方，避免了上述影响互联网传输性能的“第一公里”和“网间互联瓶颈”等各个环节，为改善中国的互联网环境、解决网站的服务质量和提高用户的上网速度提供了有效的解决方案。

CDN CDN 对网络的优化作用主要体现在如下几个方面：对网络的优化作用主要体现在如下几个方面：对网络的优化作用主要体现在如下几个方面：

◆ 解决服务器端的“第一公里”问题

◆ 缓解甚至消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响

◆ 减轻了各省的出口带宽压力

◆ 缓解了骨干网的压力

◆ 优化了网上热点内容的分布

CDN CDN 对网络的优化作用原理图如下：对网络的优化作用原理图如下：对网络的优化作用原理图如下：

二、CDN 架构

2.1 CDN 2.1 CDN网络架构网络架构网络架构

CDN 架构网络架构主要由两大部分，分为中心和边缘两部分，中心指CDNTECH 网站加速网管中心-N ET NOC 和G S LB ，负责负载均衡，设备系统安装在管理中心机房，边缘主要指各地加速节点-CDNNo d e，主要由加速设备和负载均衡器等组成。

当用户访问使用CDN 的网站时，请求将最终交给G S LB 进行处理。G S LB 通过一组动态策略路由，将当时最接近用户的CDNNo d eIP提供给用户，使用户能够得到最快速的访问速度。GL S B还与分布在全国各地的所有CDNNo d e 保持通信，搜集各节点的通信状态，确保不将用户的请求分配到不可用的CDNNo d e上，实现G S LB(全局负载均衡)。

2.2 CDN 2.2 CDN运营系统架构运营系统架构运营系统架构

WEB 系统：提供给用户自助管理CDN 产品，有在线服务，日志下载，流量查询，

内容推送，网站源IP 管理。

控制系统：CDN 运行系统，由G S LB/智能解析，集群管理，日志系统，网络监控，

流量管理组成。

节点系统：最终提供服务层，由C A C HE 服务器集群，负载均衡系统，设备监控系统，

节点管理系统组成。

监控系统：监控的好坏直接影响着CDN 的质量和故障处理情况，由源站点监控，质量监控，

流量监控，设备监控，链路监控部分组成。

三、CDN 产品介绍

3.13.1．静态内容加速．静态内容加速．静态内容加速

静态内容加速服务用来帮助网站提高网民对网站页面的访问速度，并大幅减轻源站的访问压力。通过智能域名解析，将终端用户对网站的请求定向到离用户最近的健康CDN 节点，大量的访问请求通过CDN 节点得到满足，提高了访问质量，加快了网站访问速度，同时可以避免源站由于负载过重和网络传输环节不畅而可能影响用户访问的问题。主要向用户提供静态、准静态页面和网站图片的加速服务，服务内容标准化，具有良好的性价比，帮助客户解决普遍存在的访问质量问题.

服务内容：服务内容：

CDN 服务数据统计报告。

提供页面P V 统计、O bj e c t 服务数统计，以及被加速内容占用CDN 网络的总带宽和带宽增益统计。

3.23.2．动态内容加速．动态内容加速．动态内容加速

CDN 动态内容加速是CDN TE C H 网络推出的基于CDN 网络的网站动态内容加速的解决方案。本服务特别适合提供实时、动态内容的各类网站，并能提供上传加速。众所周知，某些网站的数据是实时更新变化的，比如股票行情，在线游戏及BB S 等，这类网站很难通过传统的CDN 缓存技术进行加速。针对这类网站我们推出了自主研发的CDN 动态内容加速业务，该业务通过CDN TE C H 网络的CDN 网络智能分析对CDN 网络进行了设计与优化，动态优化的同时还结合了基于地域的CDN访问，因此对于跨地域跨多个运营商的实时数据用户访问，使用CDN TE C H 网络的CDN 动态内容加速会使访问速度有显著的提高。

3.33.3．大文件下载加速．大文件下载加速．大文件下载加速

面对巨大的影音文件、游戏安装包、软件及补丁的下载服务市场，ICP 在为用户提供丰富内容的同时，面临着如何保证用户下载服务质量的问题。ICP 非常关心如何用有限的资源，较低的成本来为用户提供高质量下载服务。CDN TE C H 利用自身所运营的国内最大的内容分发网络，推出了专用下载加速网络和专业下载加速服务：Downlo ad CDN，可以为ICP 提供一个快速高效的下载服务解决方案。ICP 下载内容被推送到Downlo ad CDN 网络某一服务器上以后，将自动下发到指定的下载专用CDN 节点，在很短的时间内就可以为最终用户提供稳定、高质量的下载服务。ICP 再也不必担心随着用户访问量的不断增加，下载服务器的处理能力以及服务器出口带宽压力越来越大而影响对最终用户服务质量的问题。

服务内容服务内容

节点流量分布数据分析服务。

提供节点流量排名，同时提供服务节点分布图，显示服务CDN 节点的分布情况。

图-3

流媒体点播是当前在互联网上传播多媒体信息主要方式。而我国目前多数的流媒体网站都采用集中式的服务，即所有的服务器集中托管在一个数据中心内，对所有用户提供统一的服务与管理。网上视频点播会加大服务器的负载并会消耗巨大的带宽资源，同时对整个的网络传输环节也有很高的要求，在我国现有的网络环境中，访问量的快速增加会给流媒体服务器与网站的带宽带来巨大的压力，ICP 向全国范围内的互联网用户提供视频点播服务事实上是相当困难的。CDN TE C H网络的CDN 点播加速服务是可以帮助网站向全国范围内的终端用户提供稳定的视频点播服务。我们的实现方法是将大量的流媒体内容分发到位于各个城市的主要运营商网络节点中的专用流媒体访问服务器中。将终端用户对网站的请求指定到用户响应效果最好的流媒体服务节点上，通过流媒体服务节点，可以为终端用户提供稳定可靠的视频点播服务。（如图-3）在网站使用CDN TE C H网络的点播加速服务之前，可根据网站要求将供终端用户点播的媒体文件加载到CDN 网络的流媒体服务节点上。本服务的系统支持

W in d ow s M e d i a、R e a l M e d i a、App le Qu i c k T i m e 等多种流媒体格式，适合提供音频视频流媒体点播服务的各类网站。

图-4

网上在线直播是一种新兴的信息传播方法，及时快速的优点使他成为最热门的网络应用之一。直播的优点是可以带来大量用户访问，在眼球就是财富的今天无疑会带来可观的收入。但是在获得巨大商机的同时，直播的性质也决定了在某个时段会有大量的集中访问，因此直播对网络和服务器都有非常高的要求，CDN TE C H 网络的CDN 直播加速服务可以帮助网站向全国范围内的终端用户提供稳定的网络直播服务。借助CDN TE C H 网络的CDN 网络，可以使这一应用成为现实。通过CDN TE C H 网络的CDN 网络节点优化分配，可将终端用户对网站的请求定向到离用户最近响应效果最好的流媒体服务节点上，（如图-4）这样无论用户来自哪里，都可以从性能最优的流媒体访问服务器上来获得高质量的流媒体内容，同时也不用担心大量用户访问带来的带宽压力，特别适合提供音频视频流媒体直播服务的站。

3.63.6．．GSLB/GSLB/智能智能智能DNS DNS DNS

全球负载均衡服务(G S LB)是针对在各地分布了镜像节点并且不适合使用网页内容加速服务的网站用户提供的一项服务产品。

由于各ISP 服务商之间的互联瓶颈和服务器集中服务的巨大访问压力，不少网站按地域划分或按ISP 建设了镜像站点。但用户在访问时，往往不一定知道如何做出合适的站点选择。通过CDN TE C H 的全球负载均衡服务，可以自动将用户请求定向到最合适的镜像站点，使得用

户访问过程透明化，避免用户自己选择镜像站点过程，有效提升服务质量。G S LB 同时还可以通过监控所有镜像站点可用状态，避免将用户访问定向到失效的镜像站点上。

服务内容

五、CDN 带来的益处

5.1 5.1 给给ISP ISP带来的益处带来的益处带来的益处

对于ISP，由于所有的用户请求都被自动定向到了离用户最近的节点（通常会选择放在该ISP 网络内），减少了由于距离和路由器转接造成的延迟，提高用户访问时的响应时间。并且，由于用户的访问不用通过不同网络服务商（C a rrier /ISP ）之间来回移动（通常是网络中的瓶颈），所以对于网络服务商/ISP能够节省大量的广域网的出口带宽。这样，在有限的带宽情况下，既可以提高对用户的响应速度，同时也能为更多的用户提供更多的服务，从而增加ISP 的整体收益。

提高用户访问的响应速度和连接质量

将网站的内容发布到更接近用户的地方

减轻原网站服务器的负荷，减少扩容的需求

提高用户访问质量，扩大服务的用户群体

六、常见问题

服务对网站的作用是什么？

CDN 服务对网站的作用是什么？

使网站的用户享受到高品质的服务网站的服务更安全网站建设更简单，可以采用更灵活的方式进行扩容从容应付各种突发访问量的冲击;CDN 技术用于虚拟主机的开发与应用，是现行解决网络宽带拥挤、网站响应速度慢、南北网络互连互通问题最有效的方法!

CDN 服务与镜像站点的区别是什么？

服务与镜像站点的区别是什么？

CDN 对用户完全透明，不需要用户手动选择需要访问的镜像站点；

CDN 对节点有健康性检查，而镜像则没有，因此CDN 可用性更高；

CDN 的内容同步机制不需要人工的干预，而镜像站点需要一套复杂的系统来实现内容同步；镜像站点的系统复杂，维护工作量大，对运维工作有很大的压力；

CDN 部署便捷，几乎不需要对原有的站点做什么改动，很短的时间内就可以采用并产生显著的效果；

CDN 节点分布范围广，镜像站点很难做到同样的覆盖范围。

技术进行加速？

哪些内容适合用CDN 技术进行加速？

网站中所有的静态网页、图片等静态内容非常适合用CDN 技术进行加速以外，很多以动态方式制作的页面其实也是可以通过CDN 进行加速的。这些内容主要是指通过JSP/PHP 等数据库查询程序生成的页面，但同一个URL 对不同用户看到的内容都是一样的。这样的情况下，Cache 可以缓存下这个URL 及相应的内容，就象是一个标准的URL 一样，即使这个URL 后面有？号，跟了很多查询条件都没有关系。网站中象这样的准静态内容在采用CDN 加速之后，同样能起到很好的效果。

对于准静态内容如何来实现cache

对于准静态内容，主要是指通过JSP/PHP 等数据库查询程序生成的页面，但同一个URL 对不同用户看到的内容都是一样的。这样的情况下，Cache 可以缓存下这个URL 及相应的内容，就象是一个标准的URL 一样，即使这个URL后面有？号，跟了很多查询条件都没有关系。对于这类内容最需要考虑的是刷新时间，对频繁更新的，我们可以设置成10 分钟或

更短，对于更新较少的可以相应延长刷新时间。设置刷新时间可以按目录来设置，也可以按具体URL 来设置，或按某个关键字段来设置，非常灵活。对准静态内容使用CDN 后，可以明显地降低数据的压力，同时提高页面响应速度，效果是非常明显的。

七、总结

随着互联网及其在各方面应用的快速发展，不论是从带宽、安全性还是稳定性来说，都对服务提供商提出了更高的要求。拥有快速、安全、稳定的网络，将是您把握网络高速发展的机遇，快速发展客户、占领市场的有力保障。而CDN技术包含的就近访问、负载均衡等策略在满足以上要求时无疑有着先天的优势，能以最小的代价建设快速、健壮的网络。同时CDN 技术能够节约骨干网资源，符合国家建设绿色网络的长远计划。而CDNTECH 具备独有的带宽资源和技术优势，能为您的网站保驾护航，将是伴随您发展的最佳伙伴！__