CDN的基本概念和产生背景

20世纪 80年代末,WWW(World Wide Web,万维网,简称Web)的出现,使互联网的面貌发生了根本变化,互联网获得了急速发展,使其从单纯的数据通信网络发展成为能够在世界范围内共享和发送信息的分布式网络。

通常大家常说的互联网,是广义的互联网,由两层组成:一层是以TCP/IP为代表的网络层;另一层是以万维网(WWW)为代表的应用层。目前普遍存在一个认识误区,就是将互联网和万维网混为一谈。认清互联网的本质,辨识清楚互联网和万维网的区别,是理解整个互联网技术的关键和基础,也是认识CDN的基础。

国际标准化组织(ISO)定义了网络 7层参考模型,叫做开放系统互连(Open System Interconnection,OSI)模型。由于这个标准模型的建立,计算机网络标准化程度大为提高,大大推动了网络通信的发展。

OSI参考模型将整个网络通信的功能划分为7个层次,OSI参考模型如图1-1所示。它们由低到高分别是物理层(PH)、数据链路层(DL)、网络层(N)、传输层(T)、会话层(S)、表示层(P)、应用层(A)。每层完成一定的功能,每层都直接为其上层提供服务,并且所有层次都互相支持。第4层到第7层主要负责互操作性,而1~3层则用于创造两个网络设备间的物理连接。

图1-1 OSI参考模型

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/因特网互联协议)是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP定义了电子设备如何连入因特网,以及数据在它们之间传输的标准。协议采用了 4 层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。

以TCP/IP为核心的狭义的互联网(Internet),实际上是广义互联网的下层,是网络基础,更一般地说就是TCP/IP网络。这一层的主要作用是通过计算机之间的互联,将各种信息的数据报文以极低的成本进行传输,俗称“管道”,所有信息和内容在这个管道里进行传送。互联网的设计理念是:网络是中立和无控制的,任何人都没有决定权;网络是应用无关的,它的任务就是更好地将数据包进行端到端传输。这个设计理念从互联网诞生之初到现在从未被撼动,任何针对某种(类型的)内容对互联网进行优化的尝试其最后效果都不甚理想。因此,可以认为互联网不会试图对任何内容进行传输优化。

以万维网(WWW)为代表的应用层,是广义互联网的上层。这一层包括多种类型的流量和应用,如邮件、软件、在线影视、游戏、电子商务、移动应用等,所有SP(Service Provider,服务提供商)提供的都是这些用户看得见、摸得着的应用,它们丰富和方便了人们的生活,构成了人们常说的互联网业务和信息经济。

从互联网的发展来看,网络流程的增长远远超出了人们的预期。初期(20 世纪 90 年代中后期)人们使用窄带拨号方式上网。当以ADSL技术为代表的宽带接入网走进人们生活时,许多人认为用窄带拨号就可以满足一般的上网要求了,并不需要这么高的带宽。事实上,当带宽增长时,极大地促进了新业务的发展。在线音乐、在线视频、视频会议等都消耗了大量的带宽。目前,家庭宽带接入带宽正快速向光接入发展,接入带宽从20Mbit/s直至1 000Mbit/s。据统计,北美骨干网上的业务量已达到每6~9月左右就翻一番,比著名的摩尔定律(约18月翻一番)还要快2~3倍。为表述方便,下文以宽带网表示狭义的互联网。

随着宽带网的快速发展,催生了许多新的互联网业务,如 IPTV 业务、互联网视频、OTT等业务,这些业务对带宽要求高,正在快速吞噬着巨大的带宽。

从宽带运营网建设宽带网的模式来看,宽带网的接入带宽虽然增长很快,但骨干网的带宽并没有同比例增长。这是因为:第一,骨干网的建设成本比接入网要高得多;第二,用户使用的带宽有一个复用的关系,即每个用户同时使用的带宽是不相同的,大部分用户虽然连上了网,但使用的带宽并不高,所以无需为每个用户都在骨干网建设与其接入带宽相等的带宽。

现在宽带网形成了一个越往用户侧接近,带宽越充分,成本越低的局面。CDN的发展其实是与宽带网架构紧密相连的。对于如IPTV业务、互联网视频、OTT等业务,如果没有CDN,则每个用户都需要有一条从接入侧到骨干网的高带宽链路,其成本很高,质量也难以保证。

CDN(Content Delivery Network,内容分发网络)简单地说就是通过在不同地点缓存内容,通过负载平衡等技术将用户请求定向到最近的缓存服务器上获取内容,提高用户访问网站的响应速度。和简单的内容镜像不同,CDN通过用户就近性和服务器负载的判断,以一种更为高效的方式为用户的请求提供服务。

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