Content Delivery Network (CDN) uitgelegd

Content Delivery Networks (CDN) vormen een cruciaal onderdeel van een  internetbedrijfsstrategie. Dit artikel is geschreven omdat het onderwerp breed is en veel vragen oproept.

Wat is een Content Delivery Network (CDN)?

Een CDN (Content Delivery Network)  is een wereldwijd gedistribueerd netwerk van webservers met als doel een snellere levering en een hoge beschikbaarheid van content. De content wordt overal in het CDN gerepliceerd, zodat deze op veel plaatsen in de wereld tegelijk voorkomt. Een bezoeker heeft toegang tot een kopie van de data in zijn buurt. Dit in tegenstelling tot een traditionele oplossing waarbij alle bezoekers van dezelfde centrale server gebruik maken. Dit kan leiden tot knelpunten in de buurt van die server.

Contentproviders zoals mediabedrijven en e-commerce leveranciers betalen CDN-operators om hun content aan hun publiek, dat wil zeggen eindgebruikers, te leveren. Op zijn beurt betaalt een CDN ISP’s, providers en netwerkoperators voor het hosten van servers in hun datacenters. Er zijn dus twee belangrijke mechanismen die verklaren hoe een CDN werkt:

1. Distributeert belangrijke content naar meerdere, wereldwijd verspreide datacenters, zodat deze dichter bij eindgebruikers staat en dus sneller te downloaden is.
2. Gebruikt serveroptimalisaties op basis van het inhoudstype om die inhoud zo efficiënt mogelijk bij de gebruiker te krijgen.

Behalve betere prestaties, ontlasten CDN servers ook het verkeer dat rechtstreeks vanuit de herkomstinfrastructuur van de contentverschaffer komt. Dit resulteert in mogelijke kostenbesparingen voor de contentverschaffer. Ze zijn ook effectief tegen DDoS-aanvallen. Ze hebben namelijk een eigen grote gedistribueerde serverinfrastructuur waarmee ze een aanval kunnen absorberen.

Locatie van een Content Delivery Network

Geschikte locaties voor een CDN server vinden is een grote uitdaging. Het traditionele probleem is echter dat alle content zich op één locatie bevindt. Dat betekent dat hoe verder de eindgebruiker van de server met de content verwijderd is, hoe slechter de gebruikerservaring zal zijn. Als de content van een bepaalde website bijvoorbeeld wordt opgeslagen op een server in Amsterdam, hebben eindgebruikers uit China een aanzienlijk langere laadtijd dan de bezoekers uit Antwerpen. De content zal er bijvoorbeeld langer over doen om in China aan te komen.

Soort Node is bepalend voor de locatie

De meeste CDN-architecturen zijn opgebouwd uit een aantal belangrijke componenten:

• Delivery Nodes – primair doel is levering van data aan consumenten. Het bevat caches met een of meer bezorgingstoepassingen; deze plaatst men meestal zo dicht mogelijk bij de consument.
• Storage Nodes – primair doel is het leveren van data aan caches, deze kan men implementeren in een hiërarchisch model om gelaagde caching en bescherming aan iedere oorspronkelijke server te bieden. Deze nodes kunnen ook worden voor de pre-publicatie van content. Deze content plaatst men dan al eerder in plaats van wachten op een verzoek dat wordt verkregen van oorspronkelijke servers.
• Origin Nodes – dit zijn de belangrijkste bronnen voor content en kan men implementeren in het netwerk van de operator (on-net) of vaker binnen de infrastructuur van een contenteigenaar.
• Control Nodes– het primaire doel is om het beheer, de routering en de monitoring van componenten van een CDN te hosten. Dit is typisch het integratiepunt in OSS / BSS-systemen en Network Operations Centers.

CDN-nodes zet men meestal op meerdere locaties in, tevens vaak aangesloten via meerdere backbones. Voordelen zijn onder meer het verlagen van de bandbreedtekosten, het verbeteren van de laadtijd van pagina’s of het vergroten van de wereldwijde beschikbaarheid van de content. Het aantal nodes en servers waaruit een CDN bestaat varieert. Afhankelijk van de architectuur, kunnen sommige CDN’s daarom uit duizenden nodes bestaan met tienduizenden servers op veel externe Points of Presence (PoP’s). Anderen bouwen een wereldwijd netwerk op met behulp van een klein aantal geografische PoP’s.

Hoe wordt met content binnen een CDN omgegaan?

Binnen de CDN technologie kunnen we 3 hoofdtypen content onderscheiden:

• Dynamische content: content die de webserver on the fly genereert met behulp van verschillende webprogrammeertalen zoals php, ruby ​​of java.
• Statische content: inhoud die meestal niet vaak verandert en niet gegenereerd wordt. Afbeeldingen, CSS en JavaScript, enz.
• Streaming-content:video’s of audiobestanden die men afspeelt via een webbrowser.

Deze typen varieeren in grootte. De tijd die het kost voordat afzonderlijke databytes  van de herkomstserver naar de eindgebruiker reizen, staat bekend als “latency“, gemeten in ms (milliseconden). Snelle webcontent betekent een lage latentie. De latentiefactor is zelfs van grotere belang bij mobiel internetten. Mobiele contentlevering vereist dus een veel betere en een agressievere optimalisatiestrategie. En tijd kost geld want de conversiepercentages gaan omlaag als de laadtijd hoger wordt. CDN’s zijn ontwikkeld om beide problemen op te lossen. De latency wordt sterk verminderd en de content wordt op een betere manier afgeleverd.

Geschiedenis van Content Delivery Networks

Het internet is een mechanisme dat voortdurend verandert en voortdurend nieuwe vormen van data en content voortbrengt. Al snel nadat het internet commercieel beschikbaar kwam, moest het probleem van het zo snel mogelijk verzenden van enorme hoeveelheden data naar de eindgebruiker worden opgelost.

De roots van CDN’s zijn bijna twintig jaar geleden gecreëerd en blijven de drijvende kracht achter het leveren van content. Sinds zijn de oorsprong van internet hebben de academische wereld en commerciële ontwikkelaars belangrijke onderzoeksinspanningen gedaan naar deze technologie. CDN’s kunnen we beschouwen als een van de beste technologieën die van invloed zijn op onze webervaring.

Sinds de introductie van CDN’s heeft de markt een aanzienlijke toename gezien in de levering van breedbandcontent en de streaming van audio, video en bijbehorende data via internet. Dit is de geschiedenis van CDN’s tot nu toe:

CDN generaties

1. Pre-formatieperiode
   De eerste periode leidde tot server farms, hiërarchische caching, verbeteringen in webservers en proxy-implementatie in cache. De eerste grote stap was infrastructuurontwikkeling, mirroring, caching en multihoming. Deze technologieën creëerden een perfect startpunt voor het opzetten van CDN’s.
2. De eerste generatie
   De eerste generatie CDN’s waren voornamelijk gericht op het leveren van dynamische en statische inhoud, aangezien dit de enige twee inhoudstypen op het web waren. Het belangrijkste mechanisme van het eerste generatie was het maken en implementeren van replica’s, intelligente routing en edge computing-methoden. Apps en info zijn verdeeld over de servers.
3. Tweede generatie
   De tweede generatie CDN’s was voornamelijk gericht op video-on-demand, ook bekend als VoD, dat video- en audiomateriaal streamt onder gebruikers en nieuwsservices. De tweede generatie CDN’s heeft een pad vrijgemaakt voor het leveren van inhoud aan mobiele gebruikers, in die tijd was het echt revolutionair. De CDN’s van de tweede generatie stimuleerden het gebruik van P2P en cloud computing-technieken voor het leveren en onderhouden van content.
4. Derde generatie
   De derde generatie CDN’s is in aantocht en zal naar verwachting gemodelleerd worden voor community functies. Wat betekent dat gebruikers de systemen zullen aansturen. Naar verwachting zal zelfconfiguratie het nieuwe technologische mechanisme zijn, evenals zelfsturende en autonome levering van content. Naar verwachting zal de kwaliteit van de ervaring centraal staan.
5. Vierde generatie
   De AI-gedreven CDN De vierde generatie CDN’s kenmerkt zich door de diepe integratie van Artificial Intelligence (AI) en Machine Learning (ML) in de kern van de contentlevering. Deze generatie richt zich specifiek op het intelligent omgaan met dynamisch gegenereerde AI content en het optimaliseren van de gebruikerservaring op basis van realtime data-analyse.

De toekomst van Content Delivery Networks

CDN’s hebben een lange geschiedenis met wortels in de late jaren 90 en zijn altijd aangepast aan de veranderende technologieën en gebruikersvereisten. Verandering is immers een van de basisprincipes die het web aansturen. Het is echter moeilijk om te voorspellen wat de toekomst van CDN zal zijn, omdat er nog zoveel onderzoek en ontwikkeling nodig is. De ontwikkeling van netwerken voor het leveren van content kwam opgang dankzij de vraag naar bandbreedte toen videostreaming en het aantal contentproviders groeide. Door de opkomst van cloud computing zijn CDN’s een vast gegeven geworden waarbij alle lagen van cloud computing betrokken zijn:

1. SaaS(Software as a Service), bijv. Google Docs
2. IaaS(Infrastructure as a service), bijvoorbeeld Amazon
3. PaaS(Platform as a service), bijvoorbeeld Google App Engine
4. BPaaS(Business Process as a Service), bijvoorbeeld advertenties, betalingen

Voordelen van netwerken voor levering van content

Mobiel en app-gebaseerd internet dwingen steeds meer contentproviders en contentmakers om de navigatie te vereenvoudigen en de gebruikerservaring te verbeteren, met name de laadtijd van hun website. Een seconde vertraging kan namelijk leiden tot 7% ​​verlies in klantconversies. Dit is waarom een Content Delivery Network essentieel is voor iedereen die geïnteresseerd zijn in wereldwijde internetconnectiviteit.

Het implementeren van een CDN heeft invloed op:

• De interne architectuur.
• De kosten van IT-personeel.

De kracht van een netwerk voor de levering van content moet zich in de komende decennia bewijzen. CDN neemt ieder jaar met 20% toe. De belangrijkste voordelen van CDN tot nu toe zijn:

Het maakt wereldwijd bereik mogelijk

Meer dan 34% van de wereldbevolking is online en het wereldwijde internetgebruik is in het afgelopen decennium exponentieel toegenomen. Bedrijven krijgen de kans om te investeren in de voordelen van CDN om de wereldwijde levering van content te verbeteren. CDN’s bieden oplossingen voor de latency-problemen door het gebruik van  cloud computing met lokale points of presence (POP’s) over de hele wereld. Deze mondiale oplossing bereikt alle uithoeken van de wereld. Dit maakt online transacties over lange afstanden zonder onderbreking mogelijk.

Minder vertraging

Door CDN’s servers op populaire locaties over de hele wereld te plaatsen en de content dubbel op te slaan verlaagt de latency aanzienlijk. Gebruikers zitten bijna altijd dicht bij een van die servers.

Gedistribueerde datacenters

Als je hoofdwebserver is in Amsterdam staat, moeten bezoekers uit Amerika of Azië een aantal transcontinentale elektronische hops maken als zij je bestanden willen openen. Veel CDN’s bieden gelokaliseerde datacenters die dichter bij de gebruiker staan ​​aan en behalen daardoor snellere downloads.

Backup faciliteit

Doordat de data over het hele CDN netwerk gedistributeerd is wordt het eenvoudig om een locatie te herstellen als deze uitvalt. Er bestaat zelf een kans dat de gebruikers er niet veel van merken dat er een lokatie is uitgevallen. Door een nieuwe of herstelde locatie aan het netwerk toe te voegen laadt hij automatisch met de actuele content.

Lagere netwerkbelasting

Hoe lager het netwerk, hoe hoger de prestaties. Netwerkbelastingen zijn doorgaans hoger tijdens piekuren als gevolg van het aantal bezoekers op een server die bronnen gebruiken en dus de prestaties voor alle anderen verminderen. Het omleiden van bezoekers naar Edge-servers betekent het balanceren van netwerkbelasting. Minder netwerkverstoring betekent een betere gebruikerservaring en meer conversie.

Verhoogde betrouwbaarheid

Een inhoud die via een CDN wordt bekeken, is waarschijnlijk betrouwbaarder als het gaat om leveren van HD-kwaliteitsvideo’s met behoud van een hoge servicekwaliteit. Het doel van een CDN is om alles sneller te maken door gebruik te maken van versnellingstechnologie die de prestaties en betrouwbaarheid van alle content binnen dat systeem verder verbetert, wat resulteert in een betere klanttevredenheid.

CDN’s bieden data-analyses

Veel commerciële CDN’s bieden gebruiksrapporten. Deze rapporten kunnen een aanvulling zijn op je eigen websiteanalyses en bieden in sommige gevallen een beter inzicht van videoweergaven en downloads. Met andere woorden, je weet waar elke cent van je geld naartoe gaat en je kunt de analyses gebruiken om je statistieken te analyseren en te verbeteren. Met analytische informatie kan je trends ontdekken die tot verkopen kunnen leiden.

Kostenbesparingen dankzij CDN

CDN’s betekenen lagere overheadkosten. Een wereldwijd CDN zal de kosten verlagen omdat je niet voor dure buitenlandse hosting hoeft te betalen. Een wereldwijd CDN biedt een platform dat in alle regio’s tegen een redelijke prijs werkt. Dit is perfect voor kleine webbedrijven met een krap budget. Het is een kosteneffectieve manier om de webprestaties wereldwijd te verbeteren op één platform. Het internetverkeer wordt niet op een enkele backbone geplaatst, maar wordt gedistribueerd naar Edge-servers om de belasting gelijkmatig te verdelen. Als gevolg hiervan kan je de “bezorgkosten” voor content verlagen.

Bescherming tegen DDos

Een Content Delivery Network biedt bescherming tegen DDoS. De impact van DDoS-aanvallen is veel groter dan het lijkt. Niet alleen kunnen deze aanvallen enorme economische verliezen veroorzaken, ze kunnen ook een grote impact hebben op de reputatie en het imago van de website. Bij een Ddos aanval neemt een CDN het verkeer over en zorgt ervoor dat je website actief blijft. Cloudoplossingen zijn ontworpen om een ​​aanval te stoppen voordat deze je datacenter bereikt. Dit betekent dat je je geen zorgen hoeft te maken over DDoS-aanvallen die van invloed zijn op je datacenter.

Discussieer mee op LinkedIn.