Was ist ein CDN? Wie eine verteilte Edge-Infrastruktur das moderne Web schnell hält

Warum Unternehmen auf CDNs setzen

Die größte Belastung für das Internet ist die Entfernung, die die Daten zurücklegen müssen. Jede Anfrage und Antwort muss Netzwerke, Router (Hops) und oft sogar Ozeane überqueren. CDNs fügen eine verteilte Schicht zwischen den Nutzern und der Ursprungsinfrastruktur ein, die einen großen Teil dieses Datenverkehrs aufnimmt. Die direkten Auswirkungen sind jedem bekannt, der sich mit Analysen beschäftigt: Schnellere Seiten reduzieren die Absprungraten, längere Sitzungen fördern das Engagement und die Kosten für die Bandbreite am Ursprung sinken, da weniger Bytes von den primären Servern übertragen werden. Bei Traffic-Spitzen oder Hardware-Ausfällen trägt diese Edge-Schicht auch dazu bei, dass Websites verfügbar bleiben. Dieselbe Architektur kann volumetrische Angriffe abfedern, indem sie Spitzenlasten auf viele Edge-Standorte verteilt, anstatt sie an einem einzigen Ursprung zu bündeln.

Was CDNs leisten

Zwei große Inhaltstypen profitieren davon, auf unterschiedliche Weise. Statische Assets wie Bilder, Logos oder auch Schriftarten ändern sich nicht von Nutzer zu Nutzer und eignen sich daher ideal für das Caching am Edge. Dynamische Inhalte, wie Social Feeds, Wetter, Login-Status, Chats, ändern sich dagegen ständig und sollten in der Regel nicht zwischengespeichert werden. Hier beschleunigen CDNs die Abläufe, indem sie optimierte, vertrauenswürdige Verbindungen von den Edge-Knoten zurück zum Ursprung aufrechterhalten, sodass dynamische Anfragen weniger überlastete Hops durchlaufen und warme TLS-Sitzungen wiederverwendet werden. Wenn man sich den Traffic und die Anzahl an Aufrufen, die beim Laden einer Seite entstehen, betrachtet, sieht man weit mehr als 30 oder 100 Aufrufe zu diversen Script-Dateien, die wiederum andere Daten nachladen. Wenn jede dieser Datensätze zu lange braucht, baut sich die Seite insgesamt viel langsamer auf.

Caching, Beschleunigung und Logik

CDN-Anbieter, wie der US-Anbieter CloudFlare Amazon AWS oder auch die deutsche Alternative MYRA Security, bauen Netzwerke von Präsenzpunkten (PoPs) auf. Caching speichert beliebte Dateien in diesen PoPs, sodass der nächste Besucher in der Nähe sofort von dieser Edge-Komponente statt vom Ursprung bedient wird. Dynamische Beschleunigung kümmert sich um die schwierigen Aufgaben, sie verbessert die Roundtrip-Zeiten für sich ständig ändernde Daten mit Techniken wie intelligentem Routing, persistenten Verbindungen und Protokolloptimierungen. Viele Plattformen bieten auch programmierbare „Edge-Logik“, mit der Teams Anfragen validieren, URLs umschreiben, Antworten komprimieren oder Caching-Regeln des Netzwerks anpassen können.

Wie sich CDNs entwickelt haben

Frühe Dienste legten den Schwerpunkt auf Content-Spiegelung und grundlegendes Traffic-Management über Rechenzentren hinweg. Mit dem Aufkommen von Streaming und Mobilgeräten haben CDNs Cloud-Methoden und in einigen Fällen Peer-to-Peer-Ansätze übernommen, um kosteneffizient zu skalieren. Die aktuelle Generation verlagert die Berechnung an die Edge und ermöglicht so eine Personalisierung mit geringer Latenz und Sicherheitskontrollen in der Nähe der Nutzer. Die Entwicklung der Branche geht in Richtung zunehmend autonomer, selbstverwalteter Edge-Netzwerke, die Kapazitäten zuweisen und Routen in Echtzeit optimieren.

Workloads auf Basis von CDNs

Globale Publisher brauchen eine sofortige Verbreitung von Inhalten und Medien über Kontinente hinweg; Streaming-Plattformen sind auf CDNs angewiesen, um Videos mit großer Bitrate und weniger Unterbrechungen zu liefern; Spielestudios lagern Updates, Assets und Datenverkehr mit großer Parallelität aus, damit Spieler mit älteren Geräten oder begrenzter Bandbreite trotzdem eine konsistente Leistung erhalten. In jedem Fall ist die Aufgabe des CDN dieselbe: den Weg verkürzen, den Datenverkehr glätten und die Quelle verfügbar halten.

Webseitenschutz per CDN

Viele Webseitenbetreiber nutzen CDNs auch, um beispielsweise DDoS-Angriffe (Distributed Denial of Service) abzuwehren, weil die Anbieter entsprechende Mechanismen implementiert haben und vor den eigenen Server geschaltet werden. Damit kann ein CDN-Anbieter einen Angriff erkennen und diesen vereiteln, puffern oder umleiten, damit der eigentliche Server dahinter nicht von der Flut an Anfragen erschlagen wird. Bei Traffic-Peaks, die kein Angriff sind, kann der CDN dann wiederum die Last vom Server nehmen, indem die Assets (Bilder, Scripte, Medien) von woanders geladen werden und der Server sich mit weniger Daten befassen muss und so die Rate-Limits nicht überschreitet.