浅析CDN网络加速解决方案

       经过近些年来的高速发展，互联网已经成为现今媒体传播的主要力量。这一点在大型体育赛事的报道与转播上，体现的尤为明显。更及时的信息内容、更多样的报道形式、更齐全的资料组成、更方便的阅读查询、更具互动性的报道方式，再一次诠释着互联网作为新兴媒介的价值与独特优势。

　　不断变化的客户需求

　　新的特点、新的优势必定会带来新的需求与新的问题。特别是Web2.0的推广与普及，使得互联网网站信息传播的方式有了更多选择。但是，无论信息的表现形式如何变化，内容如何加工，一些基本的规则还是被人们广泛认同和遵守的。例如8秒钟定律。如何保证在用户增多的情况下，使每一个客户仍然能都获得理想的访问体验，这就成为门户网站运营人员在不停增加网站内容，改进信息表现形式的同时所要面临的新挑战。

　　以某著名门户网站为例，其需求主要呈现以下几个方面特点：
　　• 用户众多，分布广泛，各类用户以及各地互联网接入情况差异较大；
　　• 信息量随特殊日期、事件而变化，造成门户网站带宽需求高低值差异巨大；
　　• 网站服务稳定性和请求响应要求高；
　　• 易遭受黑客和病毒攻击，网站安全性要求高；
　　• 架构复杂，应用多种网络技术；
　　• 个性化、差异化需求明显，特色服务带来特色应用需求服务；

　　考虑到大新体育赛事及其相关报道的特殊需求，在上述需求特点之外，用户又突出强调需要加强带宽冗余、访问保障、大批量文件快速传输、信息实时更新保障等新的要求，以确保赛事及其相关报道的顺利进行。

　　量身订造的解决方案

　　CDN是一种新型的网络构建方式，它是为了实现在传统的互联网平台发布多媒体信息而特别优化的网络覆盖层。CDN代表了一种基于质量与秩序的网络服务模式。通过调整数据的计算、存储与传输这三者之间的关系，并将三者的负载在全网范围内进行均衡安排；利用分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理4个要件，达到提高网站访问速度，提升用户体验的效果。CDN的核心是针对内容进行管理，所谓内容管理的一个基础是缓存服务器，也称作代理缓存；它位于网络的边缘，距用户仅有“一跳之遥”。上图可以有效地说明CDN工作原理：



　　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，解决Internet网络拥挤的状况，提高用户访问网
站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因所造成的用户访问网站响应速度慢的问题。
      CDN互联网内容发布网络（Content Delivery Network）　　CDN技术是近年来在美国首先兴起并迅速发展起来的一种解决互联网性能不佳问题的有效手段。 其基本思路就是尽可能避开互联网上有可能影响数据传输速度和稳定性的瓶颈和环节，使内容传输的更快、更稳。通过在网络各处放置节点服务器所构成的在现有的互联网基础之上的一层智能虚拟网络，cdn系统能够实时地根据网络流量和各节点的连接、负载状况以及到用户的距离和响应时间等综合信息将用户的请求重新导向离用户最近的服务节点上。 

      实际上，内容分发布网络(CDN)是一种新型的网络构建方式，它是为能在传统的IP网发布宽带丰富媒体而特别优化的网络覆盖层；而从广义的角度，CDN代表了一种基于质量与秩序的网络服务模式。简单地说，内容发布网(CDN)是一个经策略性部署的整体系统，包括分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理４个要件，而内容管理和全局的网络流量管理(Traffic Management)是CDN的核心所在。通过用户就近性和服务器负载的判断，CDN确保内容以一种极为高效的方式为用户的请求提供服务。总的来说，内容服务基于缓存服务器，也称作代理缓存(Surrogate)，它位于网络的边缘，距用户仅有"一跳"(Single Hop)之遥。同时，代理缓存是内容提供商源服务器（通常位于CDN服务提供商的数据中心）的一个透明镜像。这样的架构使得CDN服务提供商能够代表他们客户，即内容供应商，向最终用户提供尽可能好的体验，而这些用户是不能容忍请求响应时间有任何延迟的。据统计，采用CDN技术，能处理整个网站页面的70%～95％的内容访问量，减轻服务器的压力，提升了网站的性能和可扩展性。 

      与目前现有的内容发布模式相比较，CDN强调了网络在内容发布中的重要性。通过引入主动的内容管理层的和全局负载均衡，CDN从根本上区别于传统的内容发布模式。在传统的内容发布模式中，内容的发布由ICP的应用服务器完成，而网络只表现为一个透明的数据传输通道，这种透明性表现在网络的质量保证仅仅停留在数据包的层面，而不能根据内容对象的不同区分服务质量。此外，由于IP网的"尽力而为"的特性使得其质量保证是依靠在用户和应用服务器之间端到端地提供充分的、远大于实际所需的带宽通量来实现的。在这样的内容发布模式下，不仅大量宝贵的骨干带宽被占用，同时ICP的应用服务器的负载也变得非常重，而且不可预计。当发生一些热点事件和出现浪涌流量时，会产生局部热点效应，从而使应用服务器过载退出服务。这种基于中心的应用服务器的内容发布模式的另外一个缺陷在于个性化服务的缺失和对宽带服务价值链的扭曲，内容提供商承担了他们不该干也干不好的内容发布服务。 

      纵观整个宽带服务的价值链，内容提供商和用户位于整个价值链的两端，中间依靠网络服务提供商将其串接起来。随着互联网工业的成熟和商业模式的变革，在这条价值链上的角色越来越多也越来越细分。比如内容／应用的运营商、托管服务提供商、骨干网络服务提供商、接入服务提供商等等。在这一条价值链上的每一个角色都要分工合作、各司其职才能为客户提供良好的服务，从而带来多赢的局面。从内容与网络的结合模式上看，内容的发布已经走过了ICP的内容（应用）服务器和IDC这两个阶段。IDC的热潮也催生了托管服务提供商这一角色。但是，IDC并不能解决内容的有效发布问题。内容位于网络的中心并不能解决骨干带宽的占用和建立IP网络上的流量秩序。因此将内容推到网络的边缘，为用户提供就近性的边缘服务，从而保证服务的质量和整个网络上的访问秩序就成了一种显而易见的选择。而这就是内容发布网(CDN)服务模式。CDN的建立解决了困扰内容运营商的内容"集中与分散"的两难选择，无疑对于构建良好的互联网价值链是有价值的，也是不可或缺的最优网站加速服务。 

      目前，国内访问量较高的大型网站如新浪、网易等，均使用CDN网络加速技术，虽然网站的访问巨大，但无论在什么地方访问都会感觉速度很快。而一般的网站如果服务器在网通，电信用户访问很慢，如果服务器在电信，网通用户访问又很慢。 

      它采取了分布式网络缓存结构（即国际上流行的web cache技术），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cache服务器内，通过DNS负载均衡的技术，判断用户来源就近访问cache服务器取得所需的内容，解决Internet网络拥塞状况，提高用户访问网站的响应速度，如同提供了多个分布在各地的加速器，以达到快速、可冗余的为多个网站加速的目的。 

      CDN的特点 

      1、本地Cache加速 提高了企业站点（尤其含有大量图片和静态页面站点）的访问速度，并大大提高以上性质站点的稳定性 

      2、镜像服务 消除了不同运营商之间互联的瓶颈造成的影响，实现了跨运营商的网络加速，保证不同网络中的用户都能得到良好的访问质量。 

      3、远程加速 远程访问用户根据DNS负载均衡技术 智能自动选择Cache服务器，选择最快的Cache服务器，加快远程访问的速度 

      4、带宽优化 自动生成服务器的远程Mirror（镜像）cache服务器，远程用户访问时从cache服务器上读取数据，减少远程访问的带宽、分担网络流量、减轻原站点WEB服务器负载等功能。 

      5、集群抗攻击 广泛分布的CDN节点加上节点之间的智能冗于机制，可以有效地预防黑客入侵以及降低各种D.D.o.S攻击对网站的影响，同时保证较好的服务质量 。

CDN中的关键技术包含以下几个方面；
　　（1）内容发布：它借助于建立索引、缓存、流分裂、组播（Multicast）等技术，将内容发布或投递到距离用户最近的远程服务点（POP）处；
　　（2）内容路由：它是整体性的网络负载均衡技术，通过内容路由器中的重定向（DNS）机制，在多个远程POP上均衡用户的请求，以使用户请求得到最近内容源的响应；
　　（3）内容交换：它根据内容的可用性、服务器的可用性以及用户的背景，在POP的缓存服务器上，利用应用层交换、流分裂、重定向（ICP、WCCP）等技术，智能地平衡负载流量；
　　（4）性能管理：它通过内部和外部监控系统，获取网络部件的状况信息，测量内容发布的端到端性能（如包丢失、延时、平均带宽、启动时间、帧速率等），保证网络处于最佳的运行状态。

      P4P与传统CDN、P2P的对比

      7月30日消息：德国一个名为iPoque的研究机构在2007年研究了一百多万网民将近3TB的匿名数据流量，调查地区包括澳大利亚、东欧、德国、中东和南欧地区。调查发现，目前网络带宽“消费大户”是P2P文件共享，在中东占据了49%，东欧地区占据了84%。从全球来看，晚上时段的网络带宽有95%被P2P占据。据国内权威部门统计，当前P2P流量已经占整个互联网流量的约70%，并且正在以每年350%的速度增长。P2P流量消耗了巨大的网络带宽，尤其是国际带宽，使网络基础设施不堪重负，运营商苦不堪言。
　　问题的症结不在于P2P，而在于交换的机制。P2P过于强调“对等”，每个节点之间的交换完全是无序的。一个北京的用户，既可能和广州的用户进行文件片段的交换，也可能和远在美国的某用户进行交换。显然，无序的交换导致了无谓的跨地区甚至是跨国的“流量旅行”，这耗费了宝贵的国内和国际带宽资源，代价巨大。

　　如果正好用户都在同一个地区，那么，本地化的交换的成本就会大大降低。这也正是P4P的简单原理——让P2P也玩“同城”。 P4P全称是“Proactive network Provider Participation for P2P（电信运营商主动参与P2P网络）”。与P2P随机挑选Peer(对等机)不同，P4P协议可以协调网络拓扑数据，能够有效选择节点，从而提高网络路由效率。仍以上述例子来说，北京的用户就可以优先和北京同城的用户来实现文件片段的交换，再扩展至较远的地区，有十分的必要时，才会出国进行文件片段交换。当然，P4P的运行机制，要远远超过“同城交换”的概念，它还会根据用户的上行、下载带宽进行综合判断，以进行最有效选择，最大化整体交换的效率。