Content Delivery Network (CDN)

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Definition

Content Delivery Network
Abbildung: CDN - Autor: Seobility - Lizenz: CC BY-SA 4.0

Ein Content Delivery Network (CDN) ist ein Netzwerk von Servern, die über viele geografische Standorte weltweit verteilt sind. Die Serverstandorte werden als "Point of Presence", abgekürzt PoP bezeichnet. Diese Server fungieren als Reverse-Proxy-Cache für Webseiten. Wenn ein Nutzer eine Website besucht, wird seine Anfrage an den nächstgelegenen CDN-PoP weitergeleitet. Dieser gibt dann entweder die angeforderte Komponente der Website aus seinem Cache zurück oder ruft sie im Auftrag des Benutzers vom Server, auf dem die Website gehostet wird (dem sogenannten Ursprungsserver) ab.

Auf den Servern des CDN können HTML-Seiten, Javascript-Dateien, Stylesheets, Bilder, Videos und andere statische Inhalte einer Website zwischengespeichert werden, die nicht bei jedem Seitenaufruf neu geladen werden müssen. Da die CDN-PoPs geografisch verteilt sind, sind sie häufig näher an Nutzern gelegen als der Ursprungsserver einer Website. Die User können daher schneller eine Website anfordern und schneller eine Antwort erhalten. Mittlerweile wird der Großteil des Web-Datenverkehrs über CDNs bedient, darunter der von großen Websites wie Facebook, Netflix und Amazon.

Funktionsweise eines Content Delivery Network

Ein Content Delivery Network besteht im Allgemeinen aus fünf Komponenten. Dazu gehören:

  • der Ursprungsserver, auf dem eine Website gehostet wird
  • zahlreiche sogenannte Replica-Server, die Kopien der Website-Inhalte speichern und für die User bereitstellen
  • ein Distributionssystem, mit dem die Inhalte vom Ursprungsserver auf die Replica-Server verteilt werden
  • ein Request-Routing-System, das die Anfragen von Usern an geeignete Replica-Server weiterleitet
  • ein Accounting System, das den Datenverkehr und den Zustand des Content Delivery Network protokolliert

Das Distributionssystem des Content Delivery Network hat die Aufgabe, die Inhalte von Webseiten von den Ursprungsservern auf die Replica-Server zu verteilen. Gleichzeitig stellt das Distributionssystem die Konsistenz und die Aktualität der Inhalte sicher. Dabei werden vom Distributionssystem entweder proaktiv neue oder geänderte Inhalte an die Replica-Server verteilt, oder das System schickt bei Änderungen eine Nachricht an die Server, die darüber informiert, dass die gespeicherten Inhalte veraltet sind und bei einer Anfrage die neuen Inhalte erst abgerufen werden müssen. Beide Vorgehensweisen sollen sicherstellen, dass die Inhaltsverteilung möglichst effizient erfolgt.

Mithilfe des Request-Routing-Systems werden die Anfragen von Nutzern im Content Delivery Network an die Replica-Server umgeleitet. Die Umleitung erfolgt in zwei Schritten. In einem ersten Schritt nutzt das Request-Routing-System das Accounting System, um zu bestimmen, welcher der Replica-Server der geeignetste ist, um die User-Anfrage zu beantworten. Im Anschluss wird die User-Anfrage an diesen Replica-Server umgeleitet, welcher die angefragten Ressourcen dann an den User ausliefert.

Die Vorteile eines Content Delivery Network

Die Vorteile der Verwendung eines CDN können abhängig von der Größe und den Anforderungen einer Internet-Property variieren. Generell verkürzt ein CDN durch die Verteilung von Inhalten mithilfe mehrerer Server die Ladezeiten von Webseiten. Die global verteilte Natur eines CDN reduziert die Distanz zwischen Benutzern und Website-Ressourcen. Anstatt sich mit dem Ursprungsserver einer Website verbinden zu müssen, können Benutzer über ein CDN eine Verbindung zu einem geografisch näher gelegenen Datencenter herstellen. Da Besucher einer Website dazu neigen, von einer langsam ladenden Website wegzuklicken, kann ein CDN die Absprungraten verringern und die Zeit erhöhen, die Nutzer auf der Website verbringen. Beide Kennzahlen sind für Google wichtige Kriterien bei der Bewertung einer Webseite und beeinflussen damit das Ranking in den organischen Suchergebnissen.

Durch Caching und andere Optimierungen können CDNs die Menge an Daten reduzieren, die ein Ursprungsserver bereitstellen muss, wodurch dessen Auslastung deutlich reduziert werden kann. Kleinere Dateigrößen bedeuten außerdem schnellere Ladezeiten und reduzieren die Kosten für die Breitbandnutzung.

Zudem steigt bei der Nutzung eines CDN die Verfügbarkeit und die Redundanz von Inhalten. So ist ein CDN resistenter gegen Unterbrechungen der Website-Funktion aufgrund von hohem Traffic oder Hardware Ausfällen. Load Balancing verteilt den Netzwerkverkehr gleichmäßig auf mehrere Server und erleichtert so die Skalierung bei einem schnellen Traffic-Anstieg. Intelligentes Failover bietet einen unterbrechungsfreien Service, selbst wenn einer oder mehrere CDN-Server aufgrund von Fehlfunktionen der Hardware offline gehen. Durch das Failover kann der Datenverkehr auf die anderen Server verteilt werden.

Für den Fall, dass ein gesamtes Rechenzentrum technische Probleme hat, überträgt das Routing von Anycast den Datenverkehr an ein anderes verfügbares Datenzentrum, um sicherzustellen, dass keine Benutzer den Zugriff auf die Website verlieren. Anycast ist eine Adressierungs- und Routingmethode, bei der eine einzelne Zieladresse über mehrere Routingpfade zu zwei oder mehr Endpunktzielen verfügt. Die Router wählen den gewünschten Pfad auf der Grundlage der Anzahl der Sprünge, der Entfernung, der niedrigsten Kosten, der Latenzzeit oder der am wenigsten belegten Route aus. Ein positiver Nebeneffekt ist, dass eine Website aufgrund der Anycast-IP international indexiert wird.

Nicht zuletzt verringert ein Content Delivery Network die Gefahr von DDoS-Attacken. Ein DDos-Angriff (Distributed-Denial-of-Service) ist eine Form von Cyber-Kriminalität, die darauf abzielt, einen Systemausfall beim Opfer auszulösen. DDoS-Angriffe können nicht nur große wirtschaftliche Verluste verursachen, sondern auch schwerwiegende Auswirkungen auf die Reputation und das Image eines Unternehmens haben. Das CDN fängt diese Angriffe ab, bevor sie den Ursprungsserver erreichen können, sodass die Website weiter in Betrieb bleibt.

CDN und Duplicate Content

Auch wenn es eine unbegrenzte Anzahl von Seiten geben kann, die mit einem bestimmten CDN-Inhalt verknüpft sind, werden diese Inhalte nicht als Duplicate Content gewertet. CDNs verweisen Suchmaschinen mittels Canonical Headers auf die originalen Inhalte auf den Ursprungsservern.

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