Optimización de la experiencia de la aplicação para los usuarios finales: Un panorama cambiante

Desde sus inicios, Internet ha evolucionado en ciclos cada vez más rápidos, mejorando el proceso de entrega de aplicação y aumentando la interactividad, impulsados ​​por los avances en la tecnología y las fuerzas del mercado. Las empresas y los gobiernos deben trabajar para satisfacer las expectativas de los usuarios y las presiones competitivas. Las tecnologías más antiguas que dificultaban la experiencia del usuario (por ejemplo, Adobe Flash, HTTP/1.x) han quedado en el camino, y han tomado el relevo tecnologías más nuevas (por ejemplo, HTML5) más adaptadas a la experiencia del usuario.

En este documento, cuantificaremos algunos de los cambios más recientes que afectan la experiencia del usuario y que los grupos de TI deben comprender para fines operativos y de planificación en 2017 y en adelante:

• La ubicuidad de las redes de distribución de contenido (CDN)
• Actualizaciones de la red del centro de datos y del proveedor de servicios
• Última milla más rápida y acceso móvil
• Protocolo HTTP actualizado diseñado para el rendimiento
• Evolución de la relación cliente-servidor

Los proveedores de CDN han ampliado rápidamente la cantidad de puntos de presencia (PoP) que operan, principalmente cerca de centros de población, para reducir la latencia (~30 ms en muchos casos) en la entrega de contenido a los usuarios. A continuación se muestra una lista de las CDN más populares que han desarrollado infraestructura en todo el mundo para garantizar una entrega rápida de contenido ^.1

A medida que las CDN han aumentado el número de PoP que operan (así como su proximidad a los usuarios) y la base de usuarios de aplicações se ha vuelto global, los sitios web han aumentado su dependencia de las CDN. En marzo de 2015, el 11% del contenido HTML disponible en Internet estaba alojado en CDN.² En 2016, esa cifra había aumentado al 17% y, en marzo de 2017, el contenido HTML alojado en CDN alcanzaba el 20%. En menos de dos años, la cantidad de contenido HTML alojado en CDN casi se duplicó, una tendencia que ha reducido en gran medida la latencia de la entrega de contenido a los usuarios.

La implementación de puertos Ethernet 10G/40G/100G (y los correspondientes conmutadores y enrutadores de mayor capacidad) mejoraron drásticamente el rendimiento de Internet para redes corporativas, conexiones WAN y puntos finales ubicados de forma remota. En los próximos cuatro años, las redes de empresas y proveedores de servicios continuarán actualizándose a conexiones de 25G y 100G, lo que les permitirá tener una capacidad de ancho de banda actualizada casi cinco veces mayor que en 2015.³

La inversión en la actualización de los centros de datos y la infraestructura de borde ha mitigado el problema de las redes de proveedores de servicios y los centros de datos empresariales que son cuellos de botella para el tráfico de aplicação que se dirige al cliente.

Debido a la mayor competencia, los proveedores de servicios de Internet (ISP) y los operadores móviles de todo el mundo han aumentado las velocidades de descarga para la “última milla” (el tramo final de las redes de telecomunicaciones que brindan conectividad a los clientes) y los usuarios móviles. A continuación se muestran gráficos que muestran el rendimiento de descarga de los ISP en 2015 en EE. UU., Asia y Europa.⁴

A nivel mundial, la “última milla” de la conectividad a Internet se ha vuelto mucho más rápida que antes y el ancho de banda disponible hoy en día ayuda a mejorar la experiencia del usuario con las aplicações web.

El desarrollo de la especificación HTTP/2 fue impulsado principalmente por problemas de rendimiento con HTTP1.x. En 2012, Google desarrolló y propagó SPDY para optimizar la entrega de contenido web y tratar de contrarrestar las ineficiencias del diseño anterior del protocolo HTTP 1.1. HTTP/2 se basa en SPDY con el objetivo principal de reducir la latencia y la cantidad de conexiones TCP, manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad con HTTP/1.1. 

Impulsado por el objetivo de mejorar el rendimiento, el protocolo HTTP/2 incluye los siguientes cambios:

• Multiplexación: Permite múltiples interacciones en una única conexión TCP (como la que proporciona SPDY).
• Compresión de encabezado: Reduce la redundancia de enviar los mismos encabezados repetidamente (por ejemplo, URL de solicitud, agente de usuario y cookies).
• Empuje del servidor: Permite el envío proactivo de contenido por parte del servidor al punto final según el contenido solicitado y las dependencias de origen (por ejemplo, archivos JS y CSS).
• Priorización de recursos: Prioriza la entrega en función del tipo/contenido utilizando pesos y dependencias para optimizar la entrega y la representación.

Los principales proveedores de navegadores web anunciaron cronogramas (ver la tabla a continuación) para incorporar soporte HTTP/2 después de que la especificación del protocolo fuera ratificada por IETF a mediados de 2015.

Las solicitudes HTTP/2 a servidores web desde navegadores web de puntos finales comenzaron a principios de 2016 y han crecido con el lanzamiento y la adopción de navegadores web habilitados para la nueva especificación. Las solicitudes actualizadas del navegador web a los servidores web se realizan primero en HTTP/2 y luego se negocian nuevamente con HTTP/1.x. En la siguiente figura, detallamos el crecimiento de la interacción HTTP/2 (entre el servidor y el punto final) de sitios web de todo el mundo.⁵

Las mejoras en la especificación HTTP/2 dan como resultado un rendimiento entre un 80% y un 1000% más rápido que en una infraestructura basada en HTTP/1.x. Para tener una idea de cómo los cambios en la especificación afectan el rendimiento en el mundo real, ejecute este sencillo comando HTTP vs. Prueba HTTPS de Anthum que demuestra las diferencias entre las dos versiones del protocolo.

Además de estas mejoras de infraestructura y protocolo, la composición real de las aplicações también está cambiando. Si bien la aceleración del “front end” alguna vez fue necesaria porque las aplicações más antiguas “enviaban” todo al cliente, la aplicación moderna se distribuye entre los dos componentes principales (cliente y servidor) hasta el punto de que el 90% de los intercambios con una aplicação (ya sea a través de API o desde un navegador) involucran pequeños fragmentos de datos.

Se entrega muy poco “contenido” más allá de la primera carga; la mayor parte de la capa de presentación (la UI) se puede manipular a través de bibliotecas de JavaScript en el cliente (JQuery, Angular, etc.). Esto significa que la cantidad y el tipo de datos en las respuestas (el objetivo principal de las tecnologías de aceleración de front-end) ha disminuido drásticamente y ahora son principalmente JSON o XML, no HTML.

Debido a este cambio arquitectónico, hoy en día el porcentaje de aplicaciones que son HTML está disminuyendo, mientras que otros tipos de composición están aumentando (ver la figura a continuación).⁶

Como una cantidad significativa de JavaScript (y HTML) se distribuye a través de CDN (debido a que los desarrolladores incluyen los scripts desde Internet en lugar de hacerlo localmente), esto hace que las técnicas de aceleración de frontend dirigidas a este contenido sean menos importantes para las aplicações modernas.

Con el auge de los dispositivos móviles y la migración a HTML5 desde tecnologías anteriores (por ejemplo, Adobe Flash), los grupos de aplicações de TI comenzaron a desarrollar aplicações web de una sola página para entregarlas al navegador. Estas aplicações web de una sola página normalmente no requieren que se vuelva a cargar la página a medida que el usuario navega por las diferentes partes de la aplicação. Los resultados son una navegación más rápida, transferencias de red más eficientes y una mejor experiencia para el usuario final.⁷ Hoy en día, la mayoría de las aplicaciones web se desarrollan con un diseño de “una sola página” en mente.

Para crear y mantener la experiencia ideal del usuario final para aquellas aplicações basadas en web dentro del control de las operaciones de TI, se deben emplear las siguientes tecnologías y prácticas.

Estandarizar los servidores web en el protocolo HTTP/2.

La actualización de la infraestructura web al estándar HTTP/2 solucionará los problemas de rendimiento del lado del servidor que plagaron HTTP/1 y HTTP/1.1. Además de una mejor gestión de la conexión, HTTP/2 permite a los diseñadores de aplicação web establecer prioridades para garantizar la entrega optimizada de contenido y crear dentro de los navegadores web de los puntos finales.

Establecer un estándar mínimo para los navegadores web para garantizar que solo se realicen solicitudes basadas en HTTP/2.

Presionar internamente (por ejemplo, a empleados y/o contratistas) o externamente (por ejemplo, a clientes y socios) para que actualicen sus navegadores a versiones que admitan solicitudes HTTP/2 eliminará la negociación automática a HTTP/1.1 o 1.0 y hará que la transferencia de datos sea menos eficiente.

Validar que los proveedores de SaaS hayan implementado HTTP/2 en todas las aplicações web.

Nuevamente, evitar la negociación automática a HTTP/1.1 y 1.0 ayudará a mejorar el rendimiento y la experiencia del usuario.

Asegúrese de que su proveedor de CDN tenga PoP alineados geográficamente con la ubicación de sus usuarios y clientes.

El uso de un proveedor de CDN que tenga una red de PoP alineados geográficamente con los empleados, contratistas y clientes reducirá la latencia en las interacciones entre los navegadores web y los PoP de CDN.

Considere la tecnología de almacenamiento en caché en dispositivos basados en red.

El aprovechamiento de la tecnología de almacenamiento en caché integrada en los dispositivos de red delante de las aplicações ayudará a mejorar el rendimiento del contenido estático requerido en las páginas web.

Evaluar cachés web de código abierto y de bajo costo.

Si se requiere almacenamiento en caché, considere utilizar un caché web de código abierto de bajo costo y alto rendimiento con SSD, como Varnish .

Los requisitos comerciales y la transición hacia la computación móvil y en la nube ejercen una presión cada vez mayor sobre los grupos de TI para optimizar la experiencia del usuario al mismo tiempo que ofrecen aplicações críticas. Actualmente, hay tres factores que alteran la forma en que los usuarios experimentan el contenido web. La capacidad de las CDN se ha ampliado enormemente y la proximidad de los POP a las principales bases de usuarios contribuye a reducir la latencia. En segundo lugar, se han actualizado los protocolos de Internet para mejorar el rendimiento general del servidor web al cliente. Y en tercer lugar, la relación entre el servidor de Internet y el cliente ha cambiado, de modo que las transacciones entre ellos no son tan unilaterales como antes y los datos entregados son más dinámicos y específicos para el usuario. A la luz de estos cambios, las estrategias creadas hace 5 a 7 años para optimizar la entrega de aplicação front-end a fin de mejorar la experiencia del usuario están siendo rápidamente depreciadas por las fuerzas del mercado y la evolución natural de la tecnología web.  

La infraestructura de aplicaciones web empresariales debe evolucionar con los cambios del mercado o quedarse con un rendimiento y un retorno de las inversiones en TI cada vez menores. La clave para los departamentos de TI será garantizar que la infraestructura que ofrece la experiencia del usuario (por ejemplo, servidores web, balanceadores de carga, CDN y SaaS) se actualice a HTTP/2, que fue diseñado para mejorar el rendimiento web.

¹ http://www.cdnplanet.com/cdns/
² http://httparchive.org/
³ https://technology.ihs.com/589721/data-center-network-equipment-market-tracker-regional-q2-2017
⁴ https://www.stateoftheinternet.com/resources-connectivity-2015-q1-state-of-the-internet-report.html
⁵ https://w3techs.com/technologies/details/ce-HTTP/2/all/all
⁶ http://httparchive.org/
⁷ https://techcrunch.com/2012/11/30/why-enterprise-apps-are-moving-to-single-page-design/