콘텐츠 전송 네트워크

Content delivery network
(왼쪽) 단일 서버 배포
(오른쪽) CDN 배포 방식

컨텐츠 전달 네트워크 또는 컨텐츠 배포 네트워크(CDN)는 지리적으로 분산된 프록시 서버와 해당 데이터 센터 네트워크다.최종 사용자에 비해 공간적으로 서비스를 분산시켜 높은 가용성과 성능을 제공하는 것이 목표다.CDN은 1990년대 후반 인터넷이 사람과 기업의 업무 중심 매체로 자리 잡기 시작하면서 인터넷의[1][2] 성능 병목 현상을 완화하기 위한 수단으로 존재하게 되었다.그 이후로 CDN은 웹 객체(텍스트, 그래픽 및 스크립트), 다운로드 가능한 객체(미디어 파일, 소프트웨어, 문서), 애플리케이션(전자상거래, 포털), 라이브 스트리밍 미디어, 주문형 스트리밍 미디어, 소셜 미디어 사이트 등 오늘날 인터넷 컨텐츠의 상당 부분을 서비스하는 것으로 성장했다.[3]

CDN은 인터넷 생태계의 한 층이다.미디어 회사나 전자 상거래 판매업체와 같은 컨텐츠 소유자들은 CDN 운영자들에게 그들의 컨텐츠를 최종 사용자에게 전달하기 위해 돈을 지불한다.즉, CDN은 인터넷 서비스 제공자(ISP), 통신사 및 네트워크 운영자에게 데이터 센터에 서버를 호스팅하는 비용을 지불한다.

CDN은 비디오 스트리밍, 소프트웨어 다운로드, 웹 및 모바일 콘텐츠 가속화, 라이센스/관리 CDN, 투명한 캐싱, CDN 성능 측정 서비스, 로드 밸런싱, 멀티 CDN 전환 및 분석, 클라우드 인텔리전스 등 다양한 유형의 콘텐츠 전송 서비스에 이르는 총칭이다.CDN 공급업체는 DDoS 보호 및 웹 애플리케이션 방화벽(WAF), WAN 최적화를 통해 보안과 같은 다른 산업으로 전환할 수 있다.

기술

CDN 노드는 일반적으로 여러 위치에 배치되며, 종종 여러 인터넷 백본 위에 배치된다.대역폭 비용 절감, 페이지 로드 시간 개선 또는 콘텐츠의 글로벌 가용성 증가 등의 이점이 있다.CDN을 구성하는 노드와 서버의 수는 아키텍처에 따라 다르며, 어떤 노드는 많은 원격 위치(PoPs)에서 수만 대의 서버를 가진 수천 개의 노드에 도달하기도 한다.다른 이들은 글로벌 네트워크를 구축하고 소수의 지리적 PoP를 보유하고 있다.[4]

콘텐츠에 대한 요청은 일반적으로 알고리즘적으로 어떤 방식으로든 최적의 노드에게 전달된다.성능을 최적화할 때 사용자에게 콘텐츠를 제공하는 데 가장 적합한 위치를 선택할 수 있다.이는 로컬 네트워크를 통한 전달을 최적화하기 위해 가장 적은 홉, 요청 클라이언트에서 가장 적은 네트워크 수, 서버 성능 측면에서 가장 높은 가용성(현재 및 과거 모두)을 선택하여 측정할 수 있다.비용 최적화를 할 때 가장 저렴한 장소를 대신 선택할 수 있다.최적의 시나리오에서, 네트워크 가장자리의 최종 사용자에 가까운 에지 서버는 성능이나 비용면에서 우위를 가질 수 있기 때문에, 이 두 가지 목표는 일치하려는 경향이 있다.

대부분의 CDN 제공자들은 미국, 국제 또는 글로벌, 아시아 태평양 등과 같이 원하는 커버리지에 따라 다양하고 정의된 PoPs 집합에 걸쳐 서비스를 제공할 것이다.이러한 PoPs 세트는 최종 사용자에게 CDN 자산의 가장 가까운 에지이기 때문에 "에지", "에지 노드", "에지 서버" 또는 "에지 네트워크"라고 불릴 수 있다.[5]

보안 및 개인 정보 보호

CDN 제공자들은 그들의 네트워크를 이용하여 콘텐츠 제공자들이 지불한 직접 수수료로부터 이익을 얻거나, 또는 그들의 스크립트가 그들의 브라우저 출발지 내의 고객 웹사이트에 로딩될 때 수집된 사용자 분석과 추적 데이터로부터 이익을 얻는다.이와 같이 이러한 서비스들이 행동 타겟팅의[6] 목적을 위한 잠재적인 프라이버시 침해로 지적되고 있으며, 자원의 단일 오리진 서비스와 캐싱을 복원하기 위한 해결책이 만들어지고 있다.[7]

JavaScript를 제공하는 CDN은 또한 그것을 사용하는 페이지에 악의적인 내용을 주입하는 방법으로도 타겟이 되었다.하위 리소스 무결성 메커니즘은 웹 사이트 작성자가 참조하는 해시에 제한된 내용을 포함하는 스크립트를 페이지가 로드하도록 하기 위해 작성되었다.[8]

컨텐츠 네트워킹 기술

인터넷은 종단간 원칙에 따라 설계되었다.[9]이 원칙은 코어 네트워크를 비교적 단순하게 유지하고 가능한 한 지능을 네트워크 종단점인 호스트와 클라이언트로 이동시킨다.그 결과, 코어 네트워크는 전문화되고 단순화되며 데이터 패킷 전달에만 최적화된다.

컨텐츠 전달 네트워크는 컨텐츠 전달을 최적화하도록 설계된 기법을 채택한 다양한 지능형 애플리케이션을 배포함으로써 엔드투엔드 전송 네트워크를 강화한다.결과적으로 긴밀하게 통합된 오버레이는 웹 캐싱, 서버-로드 밸런싱, 요청 라우팅 및 컨텐츠 서비스를 사용한다.[10]

웹 캐시는 인기 있는 콘텐츠를 요청된 콘텐츠에 대한 수요가 가장 많은 서버에 저장한다.이러한 공유 네트워크 어플라이언스는 대역폭 요구 사항을 줄이고 서버 로드를 줄이며 캐시에 저장된 콘텐츠에 대한 클라이언트 응답 시간을 개선한다.웹 캐시는 사용자의 요청(풀 캐싱) 또는 콘텐츠 서버에서 배포된 사전 로드된 콘텐츠(푸시 캐싱)에 기반하여 채워진다.[11]

서버 로드 밸런싱은 서비스 기반(글로벌 로드 밸런싱) 또는 하드웨어 기반(즉, 웹 스위치, 컨텐츠 스위치 또는 멀티레이어 스위치라고도 하는 레이어 4-7 스위치)을 포함한 하나 이상의 기술을 사용하여 다수의 서버 또는 웹 캐시 간에 트래픽을 공유한다.여기서 스위치에는 단일 가상 IP 주소가 할당된다.스위치에 도착하는 트래픽은 스위치에 연결된 실제 웹 서버 중 하나로 이동된다.이는 실패한 웹 서버의 로드를 재분배하고 서버 상태 점검을 제공하여 부하 분산, 총 용량 증가, 확장성 향상, 신뢰성 향상 등의 장점이 있다.

컨텐츠 클러스터나 서비스 노드는 레이어 4-7 스위치를 사용하여 네트워크 내의 여러 서버 또는 여러 웹 캐시에 걸쳐 부하를 분산시킬 수 있다.

요청 라우팅은 요청을 가장 잘 처리할 수 있는 콘텐츠 소스로 클라이언트 요청을 전달한다.여기에는 클라이언트 요청을 클라이언트와 가장 가까운 서비스 노드 또는 가장 용량이 큰 노드로 지시하는 작업이 포함될 수 있다.요청을 라우팅하기 위해 다양한 알고리즘이 사용된다.여기에는 글로벌 서버 로드 밸런싱, DNS 기반 요청 라우팅, 동적 메타파일 생성, HTML 재작성 [12]및 모든 캐스팅이 포함된다.[13]근접성(가장 가까운 서비스 노드 선택)은 반응형 프로빙, 사전 예방적 프로빙 및 연결 모니터링을 포함한 다양한 기술을 사용하여 추정한다.[10]

CDN은 수동 자산 복사, 활성 웹 캐시 및 글로벌 하드웨어 로드 밸런싱을 포함하되 이에 국한되지 않는 다양한 컨텐츠 전달 방법을 사용한다.

콘텐츠 서비스 프로토콜

여러 프로토콜 스위트는 컨텐츠 네트워크 전체에 분산된 다양한 컨텐츠 서비스에 대한 액세스를 제공하도록 설계되어 있다.인터넷 콘텐츠 적응 프로토콜(ICAP)은 애플리케이션 서버 연결을 위한 개방형 표준을 제공하기 위해 1990년대[14][15] 후반에 개발되었다.보다 최근에 정의되고 강력한 솔루션은 OPES(Open Pluggable Edge Services) 프로토콜에 의해 제공된다.[16]이 아키텍처는 OPES 프로세서 자체에 상주하거나 콜아웃 서버에서 원격으로 실행될 수 있는 OPES 서비스 애플리케이션을 정의한다.Edge Side Include 또는 ESI는 에지 수준 동적 웹 컨텐츠 어셈블리를 위한 작은 마크업 언어다.웹 사이트가 콘텐츠를 생성하는 것은 꽤 흔한 일이다.카탈로그나 포럼과 같은 콘텐츠의 변경이나 개인화 때문일 수 있다.이로 인해 시스템 캐싱에 문제가 발생한다.이 문제를 극복하기 위해 한 무리의 기업들이 ESI를 만들었다.

피어 투 피어 CDN

추가 정보:피어투피어 네트워크

P2P(Peer-to-Peer) 컨텐츠 전달 네트워크에서, 클라이언트는 자원을 사용할 뿐만 아니라 자원도 제공한다.이것은 클라이언트-서버 시스템과 달리, 콘텐츠 중심 네트워크는 더 많은 사용자들이 콘텐츠에 접근하기 시작할 때(특히 사용자가 공유해야 하는 비트토렌트와 같은 프로토콜에서) 실제로 더 나은 성능을 발휘할 수 있다는 것을 의미한다.이 자산은 P2P 네트워크를 사용할 때의 주요 장점 중 하나로, 원작 컨텐츠 배급자의 설정 및 실행 비용을 매우 적게 만들기 때문이다.[17][18]

개인 CDN

콘텐츠 소유자가 상용 CDN 서비스의 옵션이나 비용에 만족하지 못하면, 자체 CDN을 만들 수 있다.이것을 사설 CDN이라고 한다. 사설 CDN은 소유자를 위해서만 콘텐츠를 제공하고 있는 PoPs(존재 포인트)로 구성되어 있다.이러한 PoP는 서버,[19] 역방향 프록시 또는 애플리케이션 제공 컨트롤러를 캐싱할 수 있다.[20]두 대의 캐싱 서버만큼 간단하거나 [19]페타바이트급 컨텐츠를 제공할 수 있을 정도로 클 수 있다.[21]

대형 컨텐츠 유통 네트워크는 컨텐츠의 복사본을 캐시 위치에 분산시키기 위해 자체적인 전용 네트워크를 구축하고 설정할 수도 있다.[22][23]이러한 프라이빗 네트워크는 대개 프라이빗 네트워크의 용량이 충분하지 않거나 용량 축소로 이어지는 장애가 있을 경우 백업 옵션으로 퍼블릭 네트워크와 연계하여 사용한다.동일한 콘텐츠가 많은 위치에 분산되어야 하기 때문에, 다양한 멀티캐스팅 기법이 대역폭 소비를 줄이기 위해 사용될 수 있다.사설망에서, 가용 네트워크 용량을 보다 효율적으로 활용하기 위해 네트워크 부하 조건에 따라 멀티캐스트 트리를 선택하는 것도 제안되었다.[24][25]

CDN 트렌드

통신사 CDN의 등장

스트리밍 비디오 트래픽의[26] 급속한 성장은 이러한 수요를 충족시키고 충분한 양질의 경험을 제공함으로써 가입자를 유지하기 위해 광대역통신사의[27] 대규모 자본 지출을 이용한다.

이를 해소하기 위해 통신사업자(TSP)가 네트워크 백본에 대한 수요를 줄이고 인프라 투자를 줄이기 위한 수단으로 자체 콘텐츠 제공망을 출범시키기 시작했다.

Telco CDN의 장점

그들은 비디오 콘텐츠가 전송되는 네트워크를 소유하고 있기 때문에, 통신사 CDN은 기존의 CDN에 비해 이점이 있다.그들은 마지막 마일을 소유하고 있으며, 그들의 네트워크 깊숙이 캐슁될 수 있기 때문에 최종 사용자에게 더 가까운 컨텐츠를 제공할 수 있다.이 심층 캐슁은 일반 인터넷을 통해 비디오 데이터가 이동하는 거리를 최소화하고 이를 보다 빠르고 안정적으로 전달한다.

통신사 CDN도 기존 CDN에서 대역폭을 임대해야 하고 사업자의 이윤을 자체 비용 모델로 구축해야 하기 때문에 기본적으로 비용 우위를 점하고 있다.또한, 자체 컨텐츠 제공 인프라를 운영함으로써, 통신 사업자는 자원의 활용을 보다 잘 통제할 수 있게 된다.CDN이 수행하는 콘텐츠 관리 운영은 일반적으로 통신 사업자와 상호 작용하거나 사업 관계를 맺고 있는 통신 사업자의 네트워크(예: 토폴로지, 활용 등)에 대한 정보가 없거나 매우 제한적으로 적용된다.이는 이러한 운영이 자원의 이용에 미치는 영향과 관련하여 제한된 활동 영역을 가지고 있는 통신 사업자에게 여러 가지 난제를 제기한다.

이와는 대조적으로, 통신사-CDN의 구축은 사업자들이 그들 자신의 컨텐츠 관리 운영을 구현할 수 있게 해주며,[28][29] 그것은 그들이 자원의 이용에 대한 더 나은 통제권을 가질 수 있게 해주며, 따라서, 최종 사용자에게 더 나은 서비스와 경험을 제공할 수 있게 해준다.

연합 CDN 및 오픈 캐싱

2011년 6월, StreamingMedia.com은 TSP 그룹이 그들의 네트워크를 상호 연결하고 전세계적으로 광범위한 PoP를 보유하고 있는 Akamai와 Lightweight Networks와 같은 대형 전통적인 CDN과 더 직접적으로 경쟁하기 위해 OCX([30]Operator Carrier Exchange)를 설립했다고 보고했다.이러한 방식으로, 통신사들은 연합 CDN 오퍼링을 구축하고 있는데, 이것은 이 연합의 집계된 청중들에게 그것의 콘텐츠를 기꺼이 전달하려는 콘텐츠 제공자에게 더 흥미롭다.

가까운 장래에 다른 통신사 CDN 연합이 만들어질 가능성이 높다.그들은 연합에 가입하는 새로운 통신 회사들의 가입과 기존 통신 회사들에 네트워크 입지와 그들의 인터넷 가입자 기반을 가져다 줌으로써 성장할 것이다.[citation needed]

[Streaming Media Alliance]에 의한 Open Caching 사양은 컨텐츠 공급자가 이러한 API를 통해 각 CDN 제공자를 동일한 방식으로 보고 합의된 방식으로 여러 CDN을 사용하여 컨텐츠를 전달할 수 있도록 하는 일련의 [응용프로그램 프로그래밍 인터페이스 APIs]를 정의한다.

DNS에 대한 확장 메커니즘을 사용하여 CDN 성능 향상

CDN이 2014년 4월 EDNS0 확장을 롤아웃했을 때 비 로컬 해결사("높음")를 가진 클라이언트가 경험하는 지연 시간(RT)은 크게 줄어든 반면 로컬 해결사가 있는 클라이언트의 지연 시간은 변경("낮음")[31]에 의해 영향을 받지 않는다.

전통적으로 CDN은 클라이언트의 재귀 DNS 확인자 IP를 사용하여 클라이언트의 위치를 지정해 왔다.이는 여러 상황에서 건전한 접근 방식이지만, 고객이 멀리 떨어져 있는 비로컬 재귀 DNS 확인기를 사용하면 클라이언트 성능이 저하된다.예를 들어 CDN은 해당 클라이언트가 싱가포르에서 공용 DNS 확인기를 사용하여 해당 클라이언트의 성능이 저하되는 경우 인도의 클라이언트에서 싱가포르의 해당 에지 서버로 요청을 라우팅할 수 있다.실제로, 최근 한 연구는[31] 공공 DNS 확인자가 널리 사용되고 있는 많은 국가에서 클라이언트와 재귀 DNS 확인자 사이의 중간 거리가 천 마일까지 될 수 있다는 것을 보여주었다.2011년 8월, 구글이 이끄는 선도 인터넷 서비스 제공 업체들의 글로벌 컨소시엄이 DNS 해상도 대응의 정확한 현지화를 목적으로 하는 [32]edns-client-subnet IETF Internet-Draft의 공식 구현을 발표했다.이 이니셔티브에는 구글 퍼블릭 DNS와 [33]CDN 서비스 제공업체 등 소수의 선도 DNS 서비스 제공업체도 참여한다.이제 CDN은 edns-client-subnet EDNS0 옵션으로 DNS 요청을 해결할 때 요청 클라이언트 서브넷의 IP 주소를 활용할 수 있다.최종 사용자 매핑이라고 불리는 이 접근방식은 CDN에 의해 채택되었으며,[31] 공공 DNS나 기타 비 로컬 확인자를 사용하는 고객들을 위해 왕복 지연 시간을 획기적으로 줄이고 성능을 향상시키는 것으로 나타났다.그러나, EDNS0의 사용은 재귀적 해결책의 캐싱의 효율성을 떨어뜨리고,[31] 총 DNS 확인 트래픽을 증가시키며,[31] 클라이언트의 서브넷 노출에 대한 프라이버시 우려를 야기하기 때문에 결점도 있다.

가상 CDN(vCDN)

가상화 기술은 콘텐츠 제공자 비용 절감을 목표로 가상 CDN(vCDN)을 구축함과 동시에 탄력성을 높이고 서비스 지연을 줄이는 데 활용되고 있다.vCDN을 사용하면 가상 캐시가 제공업체의 지리적 적용 범위에 걸쳐 분산된 물리적 서버에 동적으로(가상 머신이나 컨테이너로서) 배치되기 때문에 성능, 안정성, 가용성 등의 기존 CDN 제한을 피할 수 있다.가상 캐시 배치는 콘텐츠 유형과 서버 또는 최종 사용자 지리적 위치 모두에 기반하기 때문에 vCDN은 서비스 제공 및 네트워크 혼잡에 상당한 영향을 미친다.[34][35][36][37]

이미지 최적화 및 전송(이미지 CDN)

2017년 구글의 애디 오스만(Addy Osmulty)은 대응형 웹 디자인 패러다임(특히 <사진> 요소를 참조)과 자연스럽게 통합할 수 있는 소프트웨어 솔루션을 이미지 CDN으로 언급하기 시작했다.[38]브라우저나 서버측 논리에 의해 결정되는, 그것을 요청하는 브라우저의 속성에 따라 HTTP를 통해 동일한 이미지의 여러 버전을 서비스하는 웹 아키텍처의 기능을 지칭하는 표현식이다.이미지 CDN의 목적은 구글의 비전에서 다운로드 속도를 유지하면서 고화질 이미지(또는 더 나은, 인간의 눈으로 고화질로 인식되는 이미지)를 서비스하는 것이었고, 따라서 훌륭한 사용자 경험(UX)에 기여하는 것이었다.

논란의 여지 없이, Image CDN 용어는 원래 잘못 알려진 용어였는데, Cloudinary나 Imgix (Addy Osmulty가 2017년 가이드에서 구글이 인용한 예)는 그 용어의 고전적 의미에서 CDN이 아니었기 때문이다.[38]그러나 얼마 지나지 않아 여러 회사가 개발자들이 여러 가지 전략에 따라 서로 다른 버전의 그래픽 자산을 제공할 수 있는 솔루션을 제공했다.이러한 솔루션의 대부분은 Akamai, CloudFront, Fastly, Verizon Digital Media Services, Cloudflare와 같은 전통적인 CDN 위에 구축되었다.동시에 이미 이미지 멀티 서비스 서비스를 제공하고 있는 다른 솔루션들도 CDN 기능을 기본으로 제공하거나(ImageEngine)[39] 기존 CDN(Cloudinary/Akamai, Imgix/Fastly) 중 하나와 통합하여 Image CDN 정의에 가입했다.

일반적으로 말해서 이미지 CDN은 이미지 CDN의 정의에 대해 보편적으로 합의된 정의를 제공하지 못할 수 있지만, 이미지 CDN은 다음 세 가지 요소를 지원한다.[40]

  • 이미지를 빠르게 제공하기 위한 CDN(Content Delivery Network)
  • 배치 모드(이미지의 수동 업로드를 통해) 또는 완전 자동(또는 이들 조합의 조합으로)에서 URL 지시문을 즉시 사용하여 이미지 조작 및 최적화.
  • Device Detection(Device Intelligence라고도 함), 즉 User-에이전트 문자열, HTTP Accept 헤더, Client-Hints 또는 JavaScript의 분석을 통해 요청 브라우저 및/또는 장치의 속성을 결정하는 기능.[40]

다음 표는 이 공간에 있는 주요 소프트웨어 CDN을 사용하여 현재 상황을 요약한 것이다.[41]

시판 중인 메인 이미지 CDN
이름 CDN 이미지 최적화 장치 탐지
Akamai 이미지 관리자 Y 배치 모드 HTTP Accept 헤더 기반
클라우드플레어 폴란드어 Y 완전 자동의 HTTP Accept 헤더 기반
구름형 아카마이 경유 배치, URL 지시문 헤더 수락, 클라이언트-힌트
빠른 IO Y URL 지시사항 HTTP Accept 헤더 기반
이미지엔진 Y 완전 자동의 WURFL, 클라이언트-힌트, 헤더 수락
임기스 스루 패스트리 완전 자동의 헤더/클라이언트-힌트 허용
페이지CDN Y URL 지시사항 HTTP Accept 헤더 기반

주목할 만한 콘텐츠 제공 서비스 제공업체

무료 CDN

기존 상용 CDN

텔코 CDN

배송에 P2P를 사용하는 상용 CDN

멀티 CDN

사내 CDN

참고 항목

참조

  1. ^ "Globally Distributed Content Delivery, by J. Dilley, B. Maggs, J. Parikh, H. Prokop, R. Sitaraman and B. Weihl, IEEE Internet Computing, Volume 6, Issue 5, November 2002" (PDF). Archived (PDF) from the original on 2017-08-09. Retrieved 2019-10-25.
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