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Content Delivery Network (CDN) – was ist das?

Bei einem Content Delivery Network (CDN) handelt es sich um ein Netz von Servern, die in unterschiedlichen Rechenzentren auf der ganzen Welt verteilt sind. Ein CDN eignet sich hervorragend, um die eigene Website oder Webanwendung für Nutzer in unterschiedlichen Regionen weltweit anzubieten. Bei dem Einsatz eines solchen Netzwerks verbindet sich Ihr Webserver, auf dem man Ihre Website hostet, mit einer Vielzahl weiterer Server.
Über ein ausgeklügeltes Verteilungssystem übertragen sich alle statischen Inhalte, die sich auf Ihrem Webserver befinden, auf sogenannte „Replica-Server„. Wenn Besucher Ihre Website aufrufen, werden die Inhalte nicht von Ihrem Webserver, sondern von einem Replica-Server des Content DeliveryNetworks ausgeliefert. Dabei ermittelt ein Request-Routing-System automatisch, welcher Replica-Server die Anfrage am besten beantworten kann. Je nach Anbieter und Tarif können Anzahl, Verteilung und Performance der Server im CDN stark variieren. Die bekanntesten CDN-Anbieter sind Cloudflare, MaxCDN, OnApp oder Amazon AWS.

Allgemeine Informationen

Prinzipiell bekommen Nutzer beim Surfen im World Wide Web nichts davon mit, ob Sie Webseiten-Inhalte direkt vom Ursprungsserver der jeweiligen Website oder von einem Content Delivery Network abrufen. Dieser Prozess spielt sich automatisch im Hintergrund ab. Was Ihre Besucher bestenfalls bemerken, sind kürzere Ladezeiten. So können Sie beispielsweise WordPress schneller machen. Ein Content Delivery Network setzt sich aus einer Vielzahl einzelner Komponenten zusammen. Die wichtigsten beiden Komponenten sind jedoch:
  • das Verteilungssystem
  • das Request-Routing-System
Das Verteilungssystem ist nicht nur dafür zuständig, um die Inhalte des Ursprungsservers an die Replica-Server zu übertragen, sondern kümmert sich auch um deren Aktualität und Korrektheit. Dabei sind zwei Vorgehensweise möglich:
  • Das Distributionssystem sendet neue und aktualisierte Inhalte sofort an Server des jeweiligen CDNs.
  • Das Distributionssystem informiert den Replica-Server, dass neue Inhalte verfügbar sind und man diese neu anfordern muss.

Request Redirection

Damit man Besucheranfragen nun an den richtigen Server weiterleitet, gibt es das Request-Routing-System. Bei

CDN
Welcher Server ist der richtige?

dieser sogenannten „Request Redirection„ kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz, die sich in erster Linie dadurch unterscheiden, an welcher Stelle man sie startet – auf dem Replica-Server, im Webbrowser des Endnutzers oder im Netzwerk.

Die Weiterleitung über den Replica-Server ist eine Option, die sich relativ schnell und unkompliziert realisieren lässt. Bei der sogenannten „HTTP-302-Redirection„ antwortet der Ausgangsserver mit dem HTTP-Code auf die Anfrage des Clients und teilt im Rahmen der Antwort den geeigneten Replica-Server mit. Der wesentliche Nachteil dieser Methode ist die Verdopplung der Verbindungen zwischen Server und Client. Ebenfalls leicht zu implementieren ist die Weiterleitung der Anfrage durch den Client. Hier trifft der Client anhand einer Liste an verfügbaren Replica-Servern die Auswahl.
Diese Vorgehensweise hat jedoch den Nachteil, dass das Content DeliveryNetwork einen minimalen Einfluss auf die Zuordnung hat. Die beliebteste und am meisten eingesetzte Methode für Weiterleitungen ist das DNS-basierte Request-Routing. Bei diesem Verfahren übermittelt man die Anfrage des Clients an einen speziellen DNS-Server innerhalb des CDN-Netzwerks. Dieser gibt in seiner Antwort an den Client die IP-Adresse eines Replica-Servers zurück. Ein wesentlicher Nachteil dieser Methode spiegelt sich in der Tatsache wider, dass die wiederholten Anfragen an das DNS-System die Zugriffe verzögern.

Funktionsweise von CDN im Überblick

Alle Geräte, die mit einem Webbrowser ausgestattet sind, senden HTTP-Anfragen an den zuständigen Webserver. Er stellt ihnen dann die nötigen Ressourcen für den Aufbau der jeweiligen Website zur Verfügung. Falls die Website mit einem ContentDelivery Network-Server verknüpft ist, wird eine Anfrage von einem CDN-Server beantwortet. Im ersten Schritt geht es darum, den optimalen Server für die Beantwortung einer solchen Nutzeranfrage zu finden. Zu diesem Zweck kommen spezielle Kennzahlen zum Einsatz, an denen sich das Request-Routing-System orientiert. Diese Kennzahlen lassen sich durch unterschiedliche Messmethoden ermitteln.

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CDN
Eine HTTP-Anfrage wandert an den Webserver

Der Endnutzer bekommt so eine zwischengespeicherte Kopie des aktuellen Inhalts der besuchten Webseite. Falls diese Inhalte auf dem zugewiesenen Content Delivery Network-Server nicht vorhanden sind, folgt die Weiterleitung der Nutzeranfrage an den nächsten Server im Netzwerk. Dieser übernimmt die Anfrage und beantwortet sie. Sind die angeforderten Inhalte jedoch auf keinem Server des jeweiligen CDNs zu finden, kontaktiert man den Ursprungsserver. Man fordert eine aktuelle Kopie der Inhalte an oder leitet den Endnutzer weiter. Obwohl Content DeliveryNetzwerke in erster Linie für die Bereitstellung von Webinhalten im Rahmen von Webseiten eingesetzt werden, lassen sich solche Netzwerke auch für andere Zwecke verwenden. Tatsächlich häuft sich der Einsatz von modernen CDNs, um eine breite Vielfalt unterschiedliche Inhalte und Formate bereitzustellen. Hierzu gehören beispielsweise:

  • Die Bereitstellung von HD und UHD-Videoinhalten über Video On Demand-Plattformen wie YouTube, Netflix oder Disney
  • Updates für Softwareprodukte, Apps und Spiele
  • Cloud-Gaming

Welche Vorteile bieten CDN?

Da die Server in einem CDN in der Regel weltweit verstreut sind, profitieren Ihre Kunden vor allem von schnelleren Ladezeiten und einer optimierten Auslastung der vorhandenen Bandbreite. Des Weiteren wird durch die Weiterleitung der Anfragen nicht nur die Auslastung Ihres Webservers auf ein Minimum gesenkt, auch die Sicherheit der zwischengespeicherten Daten lässt sich durch die integrierte Web Application Firewall erhöhen. sodass Cyberangriffe wie Man-in-the-Middle– oder DDoS-Angriffe den Ursprungsserver lassen sich gar nicht mehr

CDN
Lange Ladezeiten sind stets unbeliebt

erreichen. Lesen Sie hier alles über den Man-in-the-Middle-Angriff.

Im Folgenden fassen wir die Vorteile eines CDN zusammen:

  • Statische Webseiten-Inhalte wie Bilder, CSS- oder HTML-Dateien werden im Zwischenspeicher der Replica-Server abgelegt, sodass man sie nicht mehr bei jeder Nutzeranfrage vom Ursprungsserver laden muss. Das sorgt für kürzere Ladezeiten, sodass Sie von einer niedrigeren Absprungrate und besseren Suchmaschinen-Rankings profitieren.
  • Sie können selbst entscheiden, welche Webseiten-Elemente von den Servern im Content Delivery Network an Clients ausgeliefert werden sollen. So können Sie beispielsweise Bilder aus Ihrer Website auslagern, wodurch die Seite insgesamt schneller lädt.
  • Durch die geringe Inanspruchnahme des Ausgangsservers wird dieser optimal vor Überlastung geschützt.
  • Schnell wachsende User-Zahlen und unvorhersehbare Besucherspitzen lassen sich mit einem CDN schnell und unkompliziert bewältigen. Insbesondere wenn Sie einen Onlineshop betreiben, lohnt sich der Einsatz eines Content Delivery Network-Systems.

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