Was ist ein CDN (Content Delivery Network)?

Ein Content Delivery Network (CDN) ist ein Netz von Servern in verschiedenen Rechenzentren auf der ganzen Welt. Es stellt eine ausgezeichnete Möglichkeit dar, um Ihre Website oder Webanwendung weltweit anzubieten bzw. zu entwickeln. Wenn Sie auf ein solches Netzwerk zurückgreifen, verbindet sich Ihr Webserver mit einer Vielzahl weiterer Server. Mithilfe eines Verteilungssystems werden die statischen Inhalte Ihres Webservers auf diese sogenannten Replica-Server übertragen. Rufen Benutzer nun einen bestimmten Inhalt Ihrer Website auf, ermittelt ein Request-Routing-System, welcher Replica-Server im Content Delivery Network sich am besten für die Auslieferung der Daten eignet. Je nach Anbieter des CDNs variieren Anzahl und Verteilung der Server sowie der Einbindungsgrad leistungsstarker Backbone-Netze.

So funktioniert die Auslieferung der Daten im CDN

Die User bekommen beim Surfen nicht mit, ob sie Daten direkt vom Ausgangsserver der jeweiligen Website oder von einem Replica-Server abrufen, denn dieser Prozess spielt sich im Hintergrund ab. Was sie bestenfalls bemerken, sind die kurzen Ladezeiten.

Die beiden wichtigsten an dem Vorgang beteiligten Komponenten sind das Verteilungs- bzw. Distributionssystem und das Request-Routing-System. Das Verteilungssystem überträgt nicht nur die Inhalte des Ursprungsservers an die Replica-Server, sondern sorgt auch für deren Aktualität und Korrektheit. Zwei Vorgehensweisen sind dabei möglich: Entweder versendet das Distributionssystem neue und geänderte Daten sofort an alle Server des Content Delivery Networks oder es schickt den Replica-Servern lediglich eine Nachricht, die darüber informiert, dass aktuelle Daten verfügbar sind und im Bedarfsfall angefordert werden müssen. Damit die Nutzeranfragen nun zu den richtigen Servern gelangen, kommt das Request-Routing-System zum Einsatz. Dieses sorgt in zwei Schritten dafür, dass die Anfragen optimal umgeleitet werden.

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Gesucht: Der passende Replica-Server

Im ersten Schritt geht es darum, den am besten geeigneten Server für die Beantwortung der Nutzeranfrage ausfindig zu machen. Zu diesem Zweck orientiert sich das Request-Routing-System an spezifischen Kennzahlen, die durch verschiedene Messmethoden ermittelt werden. Mit den unterschiedlichen Kennzahlen wird beispielsweise angegeben, ob es sich um clientseitige oder serverseitige Verbindungen handelt. Mithilfe der serverseitigen Messwerte, zu denen die allgemeine CPU-Auslastung oder die Zahl aktiver Zugriffe auf den Server zählen, wird der Replica-Server mit der geringsten Auslastung ermittelt. Anhand der Eigenschaften der Verbindung zwischen Client und Server ermittelt das Request-Routing-System den Server mit der besten Verbindung zum Client. Zu den berücksichtigten Faktoren zählen unter anderem die Latenzzeit, die durchschnittliche Übertragungsrate, die Paketverlustrate und auch die geografische Nähe. Clientseitige Kennzahlen geben Auskunft über die Identität des anfragenden Nutzers. Sie werden vom System verwendet, falls die Inhalte beispielsweise für Standard- und Premium-Kunden in unterschiedlicher Qualität ausgeliefert werden sollen. Die Gewichtung der verschiedenen Kennzahlen hängt immer auch von den angefragten Daten ab: Dynamisch generierte Inhalte setzen eher Server mit guten Kennzahlen voraus, während eine stabile Verbindung zwischen Client und Server das A und O für die Nutzung von Streaming-Media ist.

Weiterleitung der Anfrage

Ist der Zielserver im CDN bestimmt, folgt im zweiten Schritt die technische Weiterleitung der Anfrage durch das Request-Routing-System. Für diese „Request Redirection“ gibt es mehrere Verfahren, die sich hauptsächlich dadurch unterscheiden, an welchem Ort sie in die Wege geleitet werden – beim Client, im Netzwerk oder auf dem Replica-Server.

Die Weiterleitung der Anfrage vom Client ist eine einfach umzusetzende Methode, bei der der Client die Auswahl des Replica-Servers aus einer präsentierten Liste trifft. Das hat jedoch den Nachteil, dass das Content Delivery Network nur wenig Einfluss auf die Zuordnung hat. Ebenfalls leicht zu implementieren – und zudem mit guten Informationen über das CDN ausgestattet – ist die serverseitige HTTP-302-Redirection. Der Ausgangsserver antwortet in diesem Fall mit dem HTTP-Statuscode auf die Anfrage und teilt dem Client dadurch den geeigneten Replica-Server mit, den jener durch eine weitere Anfrage automatisch kontaktiert. Der Hauptnachteil dieses Verfahrens ist die Verdopplung der benötigten Verbindungen.

Die am häufigsten eingesetzte Weiterleitungsart ist das DNS-basierte Request-Routing. Hier wird die an einen lokalen DNS-Server gestellte Anfrage des Clients an einen speziellen DNS-Server innerhalb des Content Delivery Networks weitergeleitet, der seinerseits die IP-Adresse eines Replica-Servers zurückgibt. Der größte Nachteil dieses Verfahrens ist, dass das wiederholte Nachschlagen im Domain-Name-System die Zugriffe verzögert.

Darum lohnt sich ein CDN

Dank der weltweit verstreuten Server profitieren Ihre Kunden von schnelleren Ladezeiten und einer geringeren Bandbreitenauslastung. Aber auch Sie als Betreiber haben beträchtliche Vorteile von einem Content Delivery Network: Durch die Weiterleitung der Anfragen wird nicht nur die Auslastung Ihres Webservers minimiert, sondern auch die Sicherheit Ihrer zwischengespeicherten Daten erhöht, da Angriffe wie DDoS-Attacken den Ausgangsserver erst gar nicht erreichen. Voraussetzung dafür ist, dass Sie sensible Daten wie Benutzerdaten oder Passwörter aus dem CDN fernhalten, denn diese vergrößern die potenzielle Angriffsfläche – abgesehen davon, dass hierbei häufig Datenschutzkonflikte entstehen. Sinnvoll ist auch die Zuweisung einer eigenen Domain für die ausgelagerten CDN-Inhalte; so verhindern Sie die Ausbreitung eines möglichen Angriffs auf die anderen Website-Elemente. Die folgende Auflistung fasst die Vorzüge eines CDN zusammen:

  • Statische Elemente wie HTML-Seiten, Bilder, Stylesheets, Dokumente oder clientseitige Skripte werden im Cache der Replica-Server zwischengespeichert und müssen nicht mehr von Ihrem Webserver abgerufen werden – das schont Ihren Server und sorgt für kürzere Ladezeiten bei den Benutzern. So profitieren Sie von einer niedrigeren Absprungrate und guten Suchmaschinen-Rankings.
  • Die geringere Inanspruchnahme des Servers und der involvierten Anwendungen schützt diese vor Überbelastung und etwaigen Schäden bzw. Ausfällen; das wirkt sich zusätzlich positiv auf die fürs Hosting benötigte Hardware aus.
  • Sie können selbst bestimmen, welche statischen Elemente Clients von den Servern im Content Delivery Network laden sollen. Lagern Sie z. B. aus Ihrem Weblog nur die Bilder aus, können diese parallel zum Rest des Blogs geladen werden, wodurch die Seite insgesamt schneller lädt.
  • Gerade bei Video- und Musikstreams profitieren Websites von der Auslieferung durch CDNs, weil hier in kurzer Zeit große Datenmengen bewegt werden müssen. Das gilt auch für Live-Übertragungen im Internet.      
  • Besucherspitzen und steigende User-Zahlen werden mit einem CDN leicht bewältigt. Insbesondere wenn Sie Dateien zum Download anbieten oder einen Webshop betreiben, rentiert sich die Suche des Request-Routing-Systems nach Replica-Servern mit niedriger Auslastung.
  • Sie verkürzen nicht nur die Ladezeiten, sondern verringern auch die Bandbreitenauslastung, die mit dem Aufruf Ihrer Inhalte verbunden ist.  
  • Die Sicherheit Ihres Servers und somit Ihrer Daten und der genutzten Applikationen erhöht sich durch ein Content Delivery Network, da Angriffe frühzeitig erkannt und abgewendet werden können.

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