Was ist ein CDN (Content Delivery Network)?

Ein CDN ist eine Architektur aus miteinander verbundenen Servern, die Inhalte schnell an Nutzer auf der ganzen Welt ausliefern. Die Infrastruktur nutzt Server, die sich möglichst nah bei den Nutzern befinden. Dadurch sind die Reaktionszeiten kurz, die Kosten gering und die Latenz minimal. So können die zum Laden von Internetinhalten benötigten Ressourcen, darunter HTML-Seiten sowie statische und dynamische Inhalte, schnell übertragen werden. Je kürzer die Strecke ist, die Daten zurücklegen müssen, desto besser ist die Leistung für die Nutzer.

Bedeutung eines CDN für die Web-Performance

Ein Content Delivery Network (CDN), auch bekannt als Delivery Networking oder Application Delivery Networking, ist für Unternehmen mit geografisch weit verteilten Mitarbeitern oder Nutzern – oder beidem – geschäftskritisch. Bei der Bereitstellung von Daten auf Abruf zählt jede Sekunde (und jeder Sekundenbruchteil). Ein Server in der Nähe des Nutzers trägt dazu bei, dass die Daten nahezu in Echtzeit bereitgestellt werden.

CDNs fungieren als eine Schicht im Internet-Ökosystem. Inhalteanbieter wie Medienunternehmen, soziale Plattformen und E-Commerce-Websites bezahlen CDN-Betreiber dafür, ihre Inhalte zwischenzuspeichern und an ihre Endnutzer auszuliefern. Im Gegenzug bezahlt ein CDN-Betreiber Internetdienstanbieter (ISPs), Telekommunikationsanbieter und Netzbetreiber dafür, seine Server in deren weltweiten Rechenzentren zu hosten.

Traditionelles Webhosting umfasst die Speicherung der Daten einer Website auf einem einzigen physischen Server. Diese Art des Hostings ist zwar zuverlässig und sicher, wird aufgrund ihrer begrenzten Reichweite und Funktionalität jedoch in der Regel nicht allein für den Internetverkehr eingesetzt. Ein CDN ersetzt zwar nicht die Notwendigkeit einer leistungsfähigen, zuverlässigen Webhosting-Lösung für ein Unternehmen, ergänzt Hosting-Dienste jedoch durch die Zwischenspeicherung von Inhalten am Netzwerkrand.

Durch dieses Caching werden wichtige Datensicherungen erstellt und weltweit Datenspeicher aufgebaut. Dadurch lassen sich die Leistung von Websites und der Datenzugriff für Nutzer verbessern sowie einige der Nachteile des herkömmlichen Webhostings reduzieren.

Grundlegende Konzepte eines CDN

CDNs können in lokalen Rechenzentren betrieben werden oder cloudbasiert sein. Wenn Ihre Website kostenloses oder Shared Hosting nutzt, kann ein CDN dazu beitragen, weniger Ressourcen zu verbrauchen, die auf solchen Plattformen in der Regel begrenzt sind. Sollte Ihre Website Lastspitzen verzeichnen, sorgen CDNs außerdem dafür, dass diese nicht zu einer Überschreitung des Ressourcenlimits führen. Im Folgenden finden Sie wichtige Funktionen und Begriffe, die Ihnen helfen, CDNs besser zu verstehen und optimal zu nutzen.

Ursprungsserver: In einem vernetzten Bereitstellungsnetzwerk ist ein Ursprungsserver der Server, auf dem die Originalkopie einer von einem Client angeforderten Ressource gespeichert ist. Mit einem privaten Link in einer verteilten Cloud können Sie einen Ursprungsserver über einen privaten Link konfigurieren.

Caching: Ein Content Delivery Network speichert Inhalte im Cache (einschließlich Bilder, Videos oder Webseiten) auf Proxyservern, die sich physisch näher an den Endnutzern befinden als die Ursprungsserver. (Ein Proxyserver empfängt Anfragen und leitet sie an andere Server weiter.) Da sich die Server näher am anfragenden Nutzer befinden, kann ein CDN Inhalte schneller bereitstellen. Beim Caching beantworten diese weit verteilten Server Anfragen und speichern die Informationen anschließend für die zukünftige Verwendung im Cache. Caching reduziert die Latenz. Zwischengespeicherte Inhalte verbleiben im CDN-Cache, solange Nutzer sie weiterhin anfordern.

Edge Computing: Edge-Server (die zusammen mit Edge-Clients verwendet werden) sind eine Art von Edge-Gerät, das einen Zugangspunkt zu einem Netzwerk bereitstellt. CDNs konzentrieren sich auf die Übertragung zwischengespeicherter Daten, während Edge Computing auch viele andere Arten der Datenverarbeitung unterstützt, etwa Live-Streaming, Gaming und KI.

Points of Presence (PoPs): Points of Presence (PoPs) sind über ein dediziertes, redundantes Multi-Terabit-Privatnetzwerk miteinander verbunden, um maximale Leistung zu gewährleisten. Diese PoPs verfügen über eine hohe Peering-Dichte und sind mit mehreren Tier-1-Transitprovidern verbunden, um Anwendungen und Verbrauchern einen zuverlässigen, hochwertigen Internetzugang bereitzustellen.

Vorteile der Nutzung eines CDN

Jede Organisation, die auf die Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit ihres Web-Traffics angewiesen ist, kann vom Einsatz eines CDN profitieren. CDNs verteilen die Datenverkehrslast nicht nur gemeinsam mit Ihrem primären Netzwerk, sondern leiten sie gezielt an den nächstgelegenen physischen Standort des Benutzers weiter.

• Verbesserte Ladezeiten der Website: Indem CDNs Inhalte näher an den Website-Besuchern bereitstellen, verkürzen sie die Seitenladezeiten, reduzieren die Latenz und verbessern das Nutzererlebnis.
• Geringere Bandbreitenkosten: CDNs optimieren die Datenübertragung und Zwischenspeicherung und reduzieren so die Datenmenge, die vom Ursprungsserver übertragen werden muss. Dadurch können Websitebetreiber ihre Hostingkosten senken.
• Verbesserte Benutzererfahrung: Die geringere Latenz und die optimierten Ladezeiten sorgen wiederum für ein besseres Erlebnis für Ihre Benutzer und Kunden – unabhängig davon, wo sie sich befinden.
• Höhere Verfügbarkeit und Redundanz von Inhalten: CDNs können große Datenverkehrsmengen bewältigen und Hardwareausfälle besser verkraften als einzelne Ursprungsserver. Diese Skalierbarkeit und die bessere Lastverteilung erhöhen die Verfügbarkeit von Websites und verringern das Risiko von Ausfallzeiten.
• Verbesserte Website-Sicherheit: Einige CDNs bieten auch Sicherheitsfunktionen wie die Abwehr von Distributed-Denial-of-Service-Angriffen (DDoS) sowie Verbesserungen bei Sicherheitszertifikaten. Diese Funktionen tragen dazu bei, Websites vor gängigen böswilligen Angriffen zu schützen.

CDN-Implementierung

Um ein CDN zu konfigurieren, benötigen Sie Ihren Ursprungsserver sowie ein Konto für verteilte Cloud-Dienste bei einem zuverlässigen Cloud-Computing-Anbieter. Führen Sie zur Implementierung der Konfiguration die folgenden grundlegenden Schritte aus:

Schritt 1: Melden Sie sich bei der Konsole Ihres Cloud-Dienstkontos an und erstellen Sie eine neue CDN-Distribution.

Schritt 2: Konfigurieren Sie die CDN-Einstellungen, einschließlich Metadaten, Domains und Verteilungstyp.

Schritt 3: Binden Sie den Ursprungsdienst ein, indem Sie den CDN-Ursprungspool konfigurieren.

Schritt 4: Konfigurieren Sie bei Bedarf erweiterte Optionen, um die Bereitstellung Ihrer Inhalte zu steuern.

Schritt 5: Schließen Sie die Erstellung der Verteilung ab.

Schritt 6: Überprüfen Sie den Status der Distribution. Es kann einige Minuten dauern, bis Ihre CDN-Distribution bereitgestellt wurde und Inhalte an regionalen Edge-Standorten zwischenspeichern und ausliefern kann.

Schritt 7: Konfigurieren Sie Secure Sockets Layer (SSL) oder Transport Layer Security (TLS) zum Schutz Ihrer Netzwerkdaten.

Schritt 8: Überwachen Sie die Leistung Ihrer Distributionen und nehmen Sie bei Bedarf Anpassungen vor.

Den richtigen CDN-Anbieter auswählen

Wenn Sie noch kein CDN implementiert haben und dies nun tun möchten, sollten Sie mit einem Unternehmen zusammenarbeiten, das Ihnen bei jedem Schritt die benötigte Bandbreite und Unterstützung bietet. Um eine fundierte Entscheidung treffen zu können, sollten Sie mehrere Faktoren berücksichtigen.

1. Ermitteln Sie Ihre Anforderungen: Bestimmen Sie Ihre konkreten Anforderungen und Ziele für den Einsatz eines CDN. Berücksichtigen Sie dabei Faktoren wie geografische Abdeckung, Leistung, Funktionsumfang, Preisgestaltung, Kundensupport und Skalierbarkeit.
2. Verfügbare Optionen recherchieren: Informieren Sie sich über verschiedene CDN-Anbieter und vergleichen Sie deren Angebote und Ruf in der Branche.
3. Leistung bewerten: Prüfen Sie, wie die einzelnen Anbieter Ihre Anforderungen an Geschwindigkeit, Netzwerkkonnektivität, Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit, Latenz und Kapazität erfüllen. Bewerten Sie anschließend Kennzahlen wie DNS-Antwortzeit, Verbindungsaufbauzeit, Wartezeit, Durchsatz und Traceroutes.
4. Sicherheit berücksichtigen: Stellen Sie sicher, dass der CDN-Anbieter über robuste Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz Ihrer Inhalte und Daten verfügt. Achten Sie auf Funktionen wie DDoS-Schutz und sichere Bereitstellung von Inhalten.
5. Preise prüfen: Vergleichen Sie die Preismodelle verschiedener CDN-Anbieter und berücksichtigen Sie dabei Faktoren wie Bandbreitennutzung, Datenübertragungskosten und Gebühren.
6. Kundenbewertungen prüfen: Lesen Sie Bewertungen und Erfahrungsberichte anderer Kunden, um mehr über deren Erfahrungen mit den von Ihnen in Betracht gezogenen CDN-Anbietern zu erfahren.
7. Holen Sie fachkundigen Rat ein: Wenden Sie sich an Branchenexperten oder lassen Sie sich von Fachleuten beraten, die Erfahrung mit CDN-Anbietern haben.

Nachdem Sie Ihre sorgfältige Prüfung abgeschlossen haben, können Sie den CDN-Anbieter auswählen, der am besten zu Ihren Anforderungen und Ihrem Budget passt.

CDN und Suchmaschinenoptimierung (SEO)

Viele der zuvor erläuterten Vorteile von CDNs können sich auch positiv auf die Platzierung einer Website und ihrer Webseiten in den Suchergebnissen auswirken. Dabei ist zu beachten, dass sich keinerlei Auswirkungen auf die Suchergebnisseiten (SERPs) garantieren lassen. Wenn Sie Ihre Webangebote jedoch gezielt optimieren, kann dies potenziell Ihre Suchmaschinenoptimierung (SEO) verbessern.

• Verbesserte Seitenladezeiten: CDNs verteilen Website-Inhalte auf mehrere Server in verschiedenen geografischen Regionen. Dadurch verringert sich die räumliche Entfernung zwischen den Nutzern und dem Webhost, was zu kürzeren Ladezeiten und geringerer Latenz führt. Dies wiederum kann sich positiv auf die Nutzererfahrung auswirken und möglicherweise zu besseren Platzierungen in Suchmaschinen beitragen.
• Verbesserte Verfügbarkeit der Website: CDNs verteilen den Website-Traffic auf mehrere Server und verringern so das Risiko einer Serverüberlastung und von Ausfallzeiten. Wenn Ihre Website für Nutzer zuverlässig erreichbar bleibt, kann dies dazu beitragen, ihre Sichtbarkeit und Platzierung in Suchmaschinen aufrechtzuerhalten.
• Globale Reichweite: CDNs verfügen über ein Netzwerk von Servern, die sich in verschiedenen Regionen weltweit befinden. Allein diese globale Präsenz kann sich positiv auf die Nutzererfahrung und die Platzierung in Suchmaschinen auswirken, insbesondere bei Websites mit einem internationalen Publikum.
• Verbesserte mobile Nutzererfahrung: CDNs optimieren die Bereitstellung von Inhalten für Mobilgeräte und sorgen dafür, dass Websites auf Smartphones und Tablets schnell und effizient geladen werden. Da die mobile Optimierung für SEO immer wichtiger wird, kann der Einsatz eines CDN dazu beitragen, das Suchmaschinenranking Ihrer Website zu verbessern.

Überwachung, Analyse und Optimierung für CDNs

Um das Beste aus Ihrem Content Delivery Network herauszuholen, müssen Sie dessen Betrieb anhand Ihrer wichtigsten KPIs überwachen. Analysieren Sie anschließend die Performance und die Auslieferung und optimieren Sie das Netzwerk kontinuierlich, um eine bestmögliche Performance zu erzielen.

• Benchmarken Sie den CDN-Anbieter: Bevor Sie ein CDN bereitstellen, ermitteln Sie zunächst die Leistung Ihres aktuellen Website-Servers ohne CDN. Vergewissern Sie sich anschließend, dass ein CDN Ihre Daten tatsächlich schneller ausliefert.
• Anzahl der Zugriffe auf den Ursprungsserver überwachen: Behalten Sie die Anzahl der Anfragen an den Ursprungsserver im Blick. Eine unerwartet hohe Anzahl von Zugriffen kann darauf hindeuten, dass das CDN Daten nicht effektiv zwischenspeichert und die vorhandenen Caches nicht effizient nutzt.
• Wählen Sie ein CDN, das in Ihren Regionen verfügbar ist: Wählen Sie einen CDN-Dienst mit Servern in den geografischen Regionen, in denen sich Ihre Benutzer befinden.
• Von verschiedenen Regionen aus testen: Führen Sie Tests von verschiedenen geografischen Standorten aus durch, um überall eine gleichbleibende Leistung sicherzustellen.
• HTTP/2-Lasttest: Bewerten Sie die Leistung Ihres CDN unter hoher Last, um potenzielle Engpässe und Verbesserungsmöglichkeiten zu identifizieren.
• Überwachen und optimieren Sie Ihr CDN kontinuierlich: Testen Sie Ihr CDN kontinuierlich, indem Sie die vom CDN und Ihrem Ursprungsserver angeforderten Dateien überwachen. Aktualisieren Sie Ihre CDN-Konfiguration regelmäßig und stellen Sie sicher, dass alles einwandfrei funktioniert. Mit den folgenden drei Methoden können Sie eine fortlaufende Optimierung erreichen:

1. Cache-Control-Header: Mit Cache-Control-Headern wird festgelegt, wie lange Inhalte im CDN zwischengespeichert werden sollen. Durch das Festlegen geeigneter Cache-Control-Header können Sie steuern, wie häufig das CDN Inhalte vom Ursprungsserver abruft, und so dessen Auslastung reduzieren.
2. Löschen und Invalidieren von Inhalten: Durch das Löschen und Invalidieren von Inhalten können Sie bestimmte Dateien oder Inhalte aus dem CDN-Cache entfernen oder aktualisieren. So stellen Sie sicher, dass Ihre Nutzer stets die neuesten und relevantesten Informationen erhalten.
3. Komprimierung und Minifizierung: Komprimierungs- und Minifizierungstechniken reduzieren die Größe der Dateien, die zwischen dem Ursprungsserver und den CDN-Servern übertragen werden. Durch die Komprimierung von Dateien verringert sich die zu übertragende Datenmenge, was zu kürzeren Ladezeiten führt. Bei der Minifizierung werden unnötige Zeichen wie Leerzeichen und Kommentare aus bestimmten Dateien entfernt, um die Leistung zu verbessern.

Häufige Herausforderungen bei CDNs

Content Delivery Networks können zwar dazu beitragen, die digitale Präsenz und Reichweite Ihres Unternehmens zu erhöhen, doch CDNs können auch gewisse Herausforderungen mit sich bringen. IT-Abteilungen sollten sich dieser potenziellen Probleme bewusst sein und ihnen vorbeugen oder den Betrieb regelmäßig überprüfen, um Aktualisierungen und Verbesserungen vorzunehmen.

1. Bereitstellung: Die Festlegung des Ursprungsservers, von dem das CDN die Inhalte abruft, sowie die Bereitstellung der Inhalte in mehreren Speichersystemen können eine Herausforderung darstellen. Dazu gehören auch anfängliche Fehlkonfigurationen des CDN, die behoben werden sollten, sobald sie entdeckt werden.
2. Regionale Abweichungen bei Inhalten: Sie möchten Ihren Nutzern unabhängig von ihrem Wohnort nahtlose, zuverlässige und einheitliche Inhalte bereitstellen. CDNs sind genau dafür vorgesehen, dennoch kann es gelegentlich zu regionalen Abweichungen bei den Inhalten kommen. Richten Sie ein System zur Überprüfung von CDN-Inhalten in verschiedenen Regionen ein und passen Sie die Leistung entsprechend an.
3. Versionierung und Cache-Steuerung: Die Verwaltung von Aktualisierungen statischer Inhalte und die Bereitstellung neuer Versionen können komplex sein.
4. Tests: Um sicherzustellen, dass das CDN wie erwartet funktioniert und Ihre Anforderungen erfüllt, sind möglicherweise umfassende Tests erforderlich.
5. Inhalts- und Kundensicherheit: Der Schutz Ihrer Inhalte vor unbefugtem Zugriff oder Manipulation kann bei der Nutzung eines CDN eine Herausforderung darstellen. Setzen Sie eine vertrauenswürdige Sicherheitslösung ein, um Angreifer von Ihren Daten und den personenbezogenen Informationen Ihrer Nutzer fernzuhalten.
6. Ausfallsicherheit: Die Aufrechterhaltung einer hohen Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit bei Netzwerk- oder Infrastrukturausfällen ist von entscheidender Bedeutung. Schließlich setzen Unternehmen CDNs ein, um die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit zu erhöhen. Testen Sie daher Ihr System, um sicherzustellen, dass es dies für Ihr Unternehmen tatsächlich leistet.

Zukünftige Trends in der CDN-Technologie

In den letzten Jahren haben sich neue Trends herausgebildet, die dazu beitragen, dass CDNs mit dem digitalen Wachstum von Unternehmen Schritt halten können. Im Folgenden stellen wir einige davon vor, mit denen Sie Ihre CDN-Bereitstellung zukunftssicher gestalten können.

Edge-Computing und CDN-Integration: Die Integration von Edge-Computing und CDNs ermöglicht es Unternehmen, die Vorteile beider Ansätze zu nutzen. Beim Edge-Computing werden Prozesse so nah wie möglich an die Quelle verlagert, was Entscheidungen in Echtzeit ermöglicht und die Latenz reduziert. CDNs ergänzen diese Funktionalität, indem sie Inhalte schnell und effizient von Servern bereitstellen, die sich näher am Benutzer befinden.

Durch die Kombination von Edge Computing und CDN-Integration können Unternehmen das Benutzererlebnis verbessern, die Anwendungsleistung steigern und die Bereitstellung von Daten und Inhalten optimieren. Dies ist besonders wichtig in Szenarien rund um das Internet der Dinge (IoT), in denen Entscheidungen in Echtzeit und geringe Latenz entscheidend sind.

CDN-Bereitstellung mit HTTP/3 und dem QUIC-Protokoll: HTTP/3 ist ein neueres Internetprotokoll, das schnell an Beliebtheit gewinnt und zunehmend genutzt wird. Es verwendet QUIC, ein Multiplex-Transportprotokoll, das CDNs geringere Latenzzeiten und schnellere Ladezeiten ermöglicht. HTTP/3 bietet geringere Latenzzeiten und lädt unter realen Bedingungen deutlich schneller.

KI und maschinelles Lernen in CDNs: Die zunehmende Verfügbarkeit und Nutzung von künstlicher Intelligenz (KI) und maschinellem Lernen (ML) in der Technologie insgesamt eröffnet Nutzern von Content Delivery Networks große Chancen. Dabei sehen wir vier Vorteile:

1. Optimierung des Datenverkehrs: KI- und ML-Algorithmen analysieren Muster im Netzwerkverkehr, um das Nutzerverhalten vorherzusagen und so die Bereitstellung von Inhalten zu optimieren.
2. Intelligentes Caching: KI- und ML-Modelle helfen CDNs dabei, Inhalte durch die Analyse der Zugriffsmuster von Nutzern intelligent zwischenzuspeichern.
3. Anomalieerkennung: KI- und ML-Algorithmen können Anomalien im Netzwerkverkehr und bei der CDN-Leistung erkennen und so dazu beitragen, Probleme nahezu in Echtzeit zu identifizieren und zu beheben. KI- und ML-Algorithmen können CDNs außerdem dabei unterstützen, Sicherheitsbedrohungen wie Distributed-Denial-of-Service-Angriffe (DDoS) zu erkennen und abzuwehren.
4. Dynamische Inhaltserstellung mit generativer KI: KI- und ML-Modelle können die Bereitstellung dynamischer Inhalte optimieren, indem sie Inhalte auf Grundlage der Präferenzen und des Verhaltens der Nutzer personalisieren – und sogar selbst erstellen. Dies bietet eine enorme Chance für Inhaltsanbieter – allerdings dürften die anfänglichen Investitionskosten für kreative KI und ML erheblich sein.

Wie F5 helfen kann

Wir bei F5 verfügen über umfassende Erfahrung bei der Implementierung und Absicherung von Content Delivery Networks (CDNs). Wir wissen, dass die Verteilung Ihrer Daten und deren weltweite Bereitstellung für alle, die darauf zugreifen müssen, für Ihr Unternehmen von entscheidender Bedeutung ist. Erfahren Sie, wie die Produkte und Lösungen von F5 bei der Implementierung und Absicherung von CDNs helfen können.

Darüber hinaus bieten wir branchenführende Integrationen von Sicherheitsfunktionen, damit Ihr Unternehmen sein Netzwerk zuverlässig und optimal nutzen kann.