CDN: Content Delivery Netzwerk

Mehr als 3 Milliarden Menschen nutzen das Internet und es werden täglich mehr. Dank modernster Technologien sind die meisten Webseiten mittlerweile sehr aufwendig gestaltet. Die Besucher einer Internetseite möchten jedoch nicht nur ansprechend unterhalten werden. Sie erwarten auch geringe bzw. kaum spürbare Ladezeiten und möchten ohne Unterbrechungen surfen. Eine große Anzahl an Bildern, Animationen und Videos wirkt sich jedoch negativ auf die Ladezeit der jeweiligen Webseite aus. Dadurch entstehen gleich mehrere Probleme für die Betreiber und die Besucher. Einen Großteil dieser Probleme wird durch das Content Delivery Netzwerk gelöst.

Sinn und Zweck vom CDN

Immer mehr Menschen nutzen das Internet und der internationale Traffic wächst täglich. Auch die Größe und die Menge der Online-Inhalte nimmt immer mehr zu. Die klassischen Methoden der Datenauslieferung, allen voran das bewährte Server-Client-Prinzip, stoßen immer mehr an ihre Grenzen. Die herkömmlichen Technologien sind nicht nur teuer und ineffektiv. Sie können die großen Daten nicht mehr schnell genug oder im schlechtesten Fall gar nicht ausliefern. Fast die Hälfte des globalen Datenaufkommens wird laut den Schätzungen von größeren Internet Service Providern durch den Peer-to-Peer-Austausch von Videos verursacht. Für die Webseitenbetreiber und vor allem für die Unternehmen sind die langsamen Ladezeiten ein großes Problem. Besucher und potenzielle Kunden werden von diesen abgeschreckt und verlassen die Webseite oder den Online-Shop im schlechtesten Fall direkt wieder. Durch die riesigen Entfernungen zwischen den Webseiten und ihren Besuchern werden die Inhalte nicht immer ausreichend schnell über das Internet übertragen. Um den Nutzern einen optimalen Besuch zu ermöglichen, müssen die Webinhalte ohne lange Ladezeiten abrufbar sein. Auf Basis dieses bekannten Problems wurde das CDN entwickelt.

Das Content Delivery Netzwerk, kurz CDN, ist einfach ausgedrückt ein moderner und effektiver Internetbeschleuniger. Im Detail besteht das Netzwerk aus mehreren lokal verteilten Servern. Es gibt einen sogenannten Ursprungsserver und mehrere Cache-Server. Die Server sind über das Internet miteinander verbunden und verringern den Abstand zwischen den Webseiten und deren Besuchern. Über das CDN werden Webinhalte, darunter vor allem größere multimediale Dateien, übertragen. Der wachsende dynamische Internet-Traffic kann somit besser verteilt werden. Durch das weltumspannende Content Delivery Netzwerk werden die Inhalte in User-Nähe vorgehalten und dies wirkt sich positiv auf die Ladezeiten aus. Das Content Delivery Netzwerk wird in der Regel von einem Internet Service Provider (ISP) angeboten. Diese kooperieren mit den Hosting-Providern, welche die Webseiten von mittleren und großen Firmen hosten. Zusätzlich bietet der Internet Service Provider das CDN auch speziellen Kunden direkt an. Zu diesen gehören Großkunden, wie zum Beispiel Newsbroadcaster und Medienunternehmen.

Die wichtigsten Bestandteile vom CDN

Ganz einfach betrachtet besitzt das Content Delivery Netzwerk einen Ursprungsserver (Originserver), verschiedene Cache-Server (auch Replica-Server genannt) und ein Verteilungssystem (Request-Routing-System). Die Standorte der Server befinden sich in verschiedenen Ländern auf der ganzen Welt. Eine zentrale Rolle übernimmt dabei der Ursprungsserver. Auf diesem Server legt der Seitenbetreiber seine Web-Inhalte ab. Die verschiedenen Cache-Server besitzen jeweils eine Kopie der Inhalte des Ursprungsservers.

Über ein modernes Distributionssystem werden die Inhalte auf die verschiedenen Cache-Server verteilt. Stellt ein Benutzer eine Anfrage an den Ursprungsserver, dann übernimmt ein intelligentes Request-Routing-System die Umleitung dieser Anfrage. Die meisten Web-Inhalte, wie zum Beispiel Bilder, Grafiken und Videos, sind cache-fähig, da sie statisch sind. Dies bedeutet, die Inhalte lassen sich in einen digitalen Ordner ablegen. Dadurch können diese multimedialen Inhalte in einem Content Delivery Netzwerk auch auf den verschiedenen Cache-Servern vorgehalten werden. Das CDN kann ebenfalls bei den dynamischen Inhalten eingesetzt werden. Diese sind dynamisch, da sie von den Besuchern der Webseite verändert werden. Ein klassisches Beispiel ist eine Datenbankabfrage mit individuellen Filterregeln. Die meisten dynamischen Anwendungen sind zwar nicht cache-fähig, deren Ladezeiten können aber trotzdem mit dem CDN beschleunigt werden. Wie das CDN in der Praxis genau funktioniert, lässt sich relativ einfach erklären.

So funktioniert das Content Delivery Netzwerk in der Praxis

Unternehmen, die das CDN nutzen, müssen ihre Daten nur einmal auf den Ursprungsserver hochladen. Dies geschieht in der Regel über einen FTP-Zugang. Um die Verteilung der Inhalte müssen sich die Webseitenbetreiber nicht kümmern, denn dies übernimmt das Content Delivery Netzwerk automatisch.

Wenn Sie eine Internetseite besuchen und deren Inhalte aufrufen, dann wird Ihr Standort über Ihre IP-Adresse ermittelt. Das Request-Routing-System weist Ihnen dann sofort den nächstgelegenen Cache-Server zu. Besitzt dieser Server bereits die Datei, die Sie aufgerufen haben, dann wird diese direkt in ihren Webbrowser übertragen. Befindet sich der Inhalt noch nicht auf den Cache-Server, so wird Ihre Anfrage an den Ursprungsserver weitergeleitet. Zur gleichen Zeit lädt sich der Cache-Server die aktuelle Datei vom Originserver. Sobald eine Datei zum ersten Mal vom Ursprungsserver geladen wurde, wird diese dauerhaft im Arbeitsspeicher des Cache-Servers gespeichert. Diese Art der Speicherung nennt sich File Caching. Die statischen Objekte werden ohne Probleme zwischengespeichert und müssen nicht jedes Mal wieder vom Ursprungsserver geladen werden.

Das CDN kann durch seine global verteilte Struktur und mittels der Caching-Technologie deutlich mehr Web-Zugriffe bearbeiten als ein klassischer Server. Alle Web-Inhalte befinden sich in der unmittelbaren geografischen Umgebung des Webseitenbesuchers und können aus diesem Grund wesentlich schneller geladen werden. Das Content Delivery Netzwerk wird nicht ohne Grund von den meisten größeren Unternehmen genutzt. Generell eignet sich das CDN aber auch für kleinere Unternehmen und private Webseitenbetreiber. Wenn Sie sich für die moderne Technologie entscheiden, dann kommen Sie in den Genuss von mehreren Vorteilen.

Latenzen wirken sich negativ auf das Surferlebnis aus

Ruft ein Internetbrowser eine Webseite auf, dann dauert es einen Moment, bis alle Inhalte geladen werden. Am aufwendigen sind dabei Inhalte mit einem geringen Speichervolumen von unter einem Megabyte. Um alle Inhalte, wie zum Beispiel Texte, Flash-Animationen und Bilder zu laden benötigt der Browser im Durchschnitt zwischen 80 und 90 Prozent der gesamten Ladezeit. Je größer die geografische Entfernung zwischen Server und Webseiten Besucher, desto länger dauert der Ladevorgang. Bei normalen Webseiten ohne speicherlastige Inhalte, wird die Latenz (Zeitverzögerung) vom Besucher kaum wahrgenommen. Handelt es sich aber um aufwendig gestaltete Webseiten oder Online-Shops, dann wirkt sich eine längere Ladezeit sehr negativ auf den Besucher aus.

Befindet sich der Benutzer zum Beispiel in Stuttgart und der Server in Frankfurt, dann können die Daten in ca. 30 ms geladen werden. Befindet sich der Server jedoch nicht in Stuttgart, sondern in New York, dann kann sich die Ladedauer leicht um das Zehnfache erhöhen. In einem solchen Fall spürt der Webseitenbesucher diese hohe Latenz deutlich. Durch das Content Delivery Netzwerk wird sichergestellt, dass sich der Besucher nie zu weit entfernt vom Server befindet. Dabei spielt es keine Rolle, ob es sich um den Originserver oder um einen der zahlreichen Cache-Server handelt. Das CDN sorgt dafür, dass der Besucher stets an den optimalen Server weitergeleitet wird. Die statischen Inhalte können weltweit mit einer gleichbleibenden geringen Latenz an die Computer der Webseitenbesucher ausgeliefert werden. Durch dieses moderne Netzwerk profitieren beide Seiten von deutlichen Vorteilen.

Vom Content Delivery Netzwerk profitiert jeder Webseitenbetreiber

Ein Content Delivery Netzwerk eignet sich für Unternehmen, die Webseiten mit vielen Bildern und Videos betreiben. Zu diesen gehören unter anderem Bild- und Videoportale und soziale Partycommunitys. Firmen, die Webpräsenzen mit vielen Up- und Downloads betreiben, profitieren ebenfalls deutlich von einem CDN. Auch für private Webseitenbetreiber, Selbstständige und kleinere Unternehmen ist das moderne Netzwerk vorteilhaft.

Betreiben Sie eine Webseite oder einen Online-Shop, dann sind sie auf Besucher bzw. Kunden angewiesen. Generell gibt es zwei Faktoren, die für jeden Besucher einer Webseite wichtig sind. Zum einen muss die Webseite optisch ansprechend gestaltet sein und zum anderen muss sie schnell geladen werden. Wenn nur einer dieser beiden Faktoren nicht zutrifft, dann gehen Ihnen Besucher und auch Kunden verloren. Diese Tatsache wirkt sich natürlich dann auch negativ auf ihre finanzielle Situation aus. Haben Sie zum Beispiel sehr viele Kunden aus dem Ausland, dann ist die Entfernung zu Ihrem Webserver relativ groß. Diese Entfernung wirkt sich nachteilig auf die Ladezeiten aus, selbst wenn Sie nicht viele multimediale Elemente auf Ihrer Seite besitzen. Durch das Content Delivery Netzwerk profitieren Ihre ausländischen Besucher von deutlich schnelleren Ladezeiten. Zusätzlich zu der schnellen Verfügbarkeit ihrer Webinhalte wird Ihr eigener Webserver (falls vorhanden) deutlich entlastet und Sie sparen Bandbreite und dadurch auch Geld. Die Investition in ein Content Delivery Netzwerk amortisiert sich somit eigentlich von alleine.

Einen geeigneten CDN-Anbieter finden Sie bei fast jedem großen deutschen Internet Service Provider. Diese Arbeiten mit den Content Delivery Netzwerken zusammen und bieten die Leistungen im Rahmen ihres Hosting-Angebots an. Je nachdem, für welchen Anbieter Sie sich entscheiden, kommen Sie noch in den Genuss von zusätzlichen Leistungen. Durch eine ständige Analyse Ihres Datenverkehrs wird Ihre Webseite zusätzlich geschützt. Schädliche Aufrufe können somit zuverlässig herausgefiltert werden. Das Content Delivery Netzwerk verhindert somit, dass Ihre Webseite das Ziel von Spammern, DDoS-Attacken und SQL-Injection-Angriffen wird.