CDN是什麼?為何串流及電商需要它?2022年最推薦CDN供應商!

CDN_application

CDN是什麼?它是如何運作的?

CDN(內容傳遞網路)是分佈在世界不同地理位置的資料中心,透過多個終端伺服器作為節點,讓使用者可以請求較近的伺服器來獲取網站內容,以達成加速效果。

CDN原理

CDN的原理就是能夠根據網路的流量、各節點的連接、負載狀況以及用戶的距離和反應時間,自行調度至最穩定且快速的服務節點(PoP),以降低網路擁塞。
除了加速傳輸速度之外,CDN也具備防禦功能,做為用戶端(Client)與伺服器端(Server)的中介,所有的流量都必須經由CDN來過濾,以達成保護源伺服器(Origin Server)的目的,優化傳輸的安全性及效能性。

CDN歷史演進

CDN的全名是Content Delivery Network,中文稱為內容傳遞網路,此概念來自於1996年,美國麻省理工學院的一個研究小組,為了改善網路的傳輸品質而產出的,他們提出在現有網路基礎上建立一個內容傳遞平台,專門為網站提供加速服務,並且於1999年成立了「CDN服務公司」為Yahoo提供專業的技術能力。

CDN運作架構

CDN運作架構就是對靜態內容進行緩存(cache),包括HTML頁面、文件、圖像、影音等。5G時代來臨,世界對於網路的使用量大幅增加,而當大量的使用者湧入同個網站時,就容易造成擁塞,或是連線到其他國家網站時,也會因為路徑過長導致讀取緩慢,如今為了因應網路的高度發展,CDN應用的完整性及安全性更為重要,且CDN可以最大幅度地改善我們的上網體驗,解決了許多網站不夠快速的問題。

CDN核心及技術價值

CDN的核心在於盡可能以快速、便宜、穩定且安全地傳輸內容,而網際網路交換點(IXPS)是不同網路供應商連接的主要位置,以便彼此提供對來自不同網路的流量訪問,連線到這些高速且高度互連的位置後,CDN提供者就能以高速資料傳輸過程中來減少近10倍的輸出成本與傳輸時間。除了在IXP中放置伺服器,CDN還對用戶端/伺服器資料傳輸執行了多項優化,CDN將資料中心放置在全球的戰略位置,增強安全性,並設計成可承受各種類型的故障和網路擁塞。

CDN基本模型

CDN的優勢是什麼?使用CDN的原因以及它的功能有哪些?

上述提到影響人們瀏覽體驗的3個關鍵因素:網路擁塞、負載過重、讀取緩慢
在提起優勢之前,我們必須先理解問題點在哪裡?
舉例來說,當台北市上下班期間,你選擇搭乘捷運主要路線時,你可能會遇到以下問題:

1. 網路擁塞

上班族、學生一次湧進交通樞紐,你會需要排隊進站,或是在定點等待下一班來臨

2. 負載過重

進站的人數越來越多,而捷運沒有加開班次的情況下,站內空間無法負荷人群

3. 路徑過長,讀取緩慢

目的地離原地太遙遠且停站過多過廣時,導致付出的時間成本太高


若採用CDN的技術時,就像是捷運多開幾條路線,讓人們有更多方法可以到達目的地,規劃新的站點與實際中心位置(主網站)不變(需求同步),可以解決用戶排隊問題、網路負載過重的困擾,對於遠端的用戶也能前往鄰近點使用其他較快抵達目的地的路線來節省時間,這也就是CDN加速最棒的好處,除此之外它還能帶來其他優勢:

1. 提升網站穩定度

當用戶流量分散時,可以避免瞬間的網路高負載,以確保網站使用的穩定度,但若用戶流量都來自於同個地點,且周圍的節點數太少,還是會影響到網站的負載能力

2. 提升網站安全性

利用CDN多節點的特性,讓惡意攻擊較難到達主網 且如今有些CDN供應商還額外提供了由 Application 層面 (Layer 7) 到 Network 層面 (Layers 3, 4) 的DDoS保護功能,並結合CDN的特性達到更全面的安全措施

3. 增加觸及的用戶

當節點增加、穩定性提升,自然可容納更多用戶使用,自由傳輸內容至世界各地

4. 高可用性

不會因為一個CDN節點出現問題而導致服務不可用

5. 降低網路成本

降低為了維持全球站點速度所需的基礎設施的投資成本

CDN原理示意圖


2022年CDN供應商推薦及特性比較

現今市場有許多家CDN服務廠商(公有雲平台),且各有其特性及優勢,以下推薦AWS Cloudfront、GCP CDN、Azure CDN、CloudFlare CDN以及阿里雲CDN,它們有其不同嗎?
各優勢對比👇🏻

  • AWS CloudFront (亞馬遜)

圖片來源:Cloudfront官網
CloudFront具有高密度的PoP點分佈和有彈性的Amazon網路骨幹,能提供用戶高可用性的服務,在安全性部分則提供AWS Shield Standard自動保護功能(防止DDoS攻擊)以及AWS Certificate Manager「免費」讓你輕鬆佈建SSL/TLS憑證,便於加密資料以確保網路通訊安全。它目前分佈超過95座城市及275+ 個PoP點,除此之外,CloudFront的功能更能依照公司特定的需求去做部署及應用,CloudFront的價格取決於傳輸量,對於企業來說,依據需求去規劃預算相對較為便利。
點我看👉🏻AWS CloudFront官方介紹

  • GCP CDN(Google Cloud platform)

圖片來源:GCP官網
GCP CDN利用全球分佈式的PoP點(points of presence),經由Compute Engine及 Cloud Storage來加速網站服務及各種應用。Cloud CDN減少網路延遲及降低服務成本,僅需於HTTP(S) Load Balancing(負載平衡) 做簡單的設定,就可以使用Cloud CDN,且由於它依賴於Google的基礎架構,因此可以超過大多數供應商的傳輸速度,但GCP CDN的設置相對複雜,需要較高的技術水平,特別適合已經使用Google雲端服務的公司。它目前分佈累積全球33個國家、100 個PoP點,且與其他家廠商不同的是,它在台灣就有機房,對於在台灣的跨海企業是極大優勢。
點我看👉🏻GCP CDN官方介紹

  • Azure CDN(微軟)

圖片來源:Azure官網
Microsoft的CDN服務與Akamai和Verizon合作,並開發自有品牌的Azure CDN,為其用戶提供完善的基礎架構,借助Azure CDN,用戶可以在最符合個人要求的供應商和首選區域之間進行選擇,Azure CDN 提供Azure Front Door的高效、擴充及安全服務,可以完全自訂規則引擎,以獲得更好的體驗,還能順暢地連結WAF(web應用程式防火牆),增加DDoS及Bot保護,特別適合已經使用微軟解決方案的公司。與上述供應商的合作也保證了高速和良好的PoP點覆蓋,目前分佈於100座城市及118個PoP點。Azure CDN的操作和設置有些複雜,但用戶可以求助於文章和視覺輔助工具,例如官方的教學影片。
點我看👉Azure CDN官方介紹

  • CloudFlare CDN

圖片來源:CloudFlare CDN官網
CloudFlare CDN與其他大部分供應商操作方式不同,它主要配置來自於cloudflare的名稱伺服器(Name Server),並使用 反向代理(Reverse Proxy) 的技術來緩存內容,操作來說較於直覺,不需要設置特別的URL來進行訪問。除了使用代理伺服器可以讓惡意攻擊不會直接回本地伺服器之外,CloudFlare一樣免費提供SSL/TLS憑證來阻擋DDoS攻擊,它的伺服器分布點更是最大優勢,總共遍佈250座城市,超過10,000個PoP點,及世界上網人口的95%連線速度不超過50毫秒。
點我看👉CloudFlare CDN官方介紹

  • 阿里雲CDN

圖片來源:阿里雲CDN官網
阿里雲在中國是雲端產業的標竿,且支援在中國內部的CDN加速,全球伺服器分佈250+ 座城市及2800+ 個PoP點,光在中國內部的PoP點就超過2300個,阿里雲CDN安全性也做到全面優化,具有國際PCI-DSS認證,及全球首位IPv6 Enabled CDN Logo的認證,以上總總優勢就非常適合客戶在中國的企業。
點我看👉阿里雲 CDN官方介紹

  • PoP 點 (points of presence):為經由全球光纖骨幹 (fiber backbone) 上的重要網路節點,具有良好的反應及超低延遲的效果。
  • 反向代理(reverse proxy):正向代理和反向代理之間的區別很微妙但很重要。它的一種簡化方法是說正向代理位於用戶端前面,並確保沒有本地伺服器直接與該特定用戶端連接。另一方面,反向代理位於本地伺服器前面,並確保沒有用戶端直接與該本地伺服器連接。



CDN供應商比較列表

特性/品牌 Cloudfront GCP Azure CloudFlare 阿里雲
免費SSL YES YES YES YES YES
API速率限制 YES YES YES YES YES
日誌紀錄 YES YES YES YES YES
DDoS保護 YES YES YES YES YES
PoP數量 275+ 100+ 118+ 10,000+ 2800+
伺服器分佈 95座城市 65座城市
台灣有設置機房
100座城市 250座城市
分佈地區最廣
250座城市
主要分佈在中國內部
免費方案 1.1TB資料傳輸額度
2.1千萬個HTTP和HTTPS請求
無針對CDN的免費套餐 無針對CDN的免費套餐 有免費方案可啟動網站 1.1TB流量額度
2.限時3個月

CDN供應商節點分佈圖

以下順序分別是:CloudFront 、GCP CDN 、 Azure CDN 、 CloudFlare CDN 、 阿里雲 CDN

CDN節點分佈圖

減輕營運成本的利器!各行各業CDN應用場景

CDN_application

了解CDN的原理及運作方式後,那它可以實際應用在哪些地方呢?
讓我們繼續看下去!

電子商務平台

由於CDN(內容傳遞網路)可以快速傳輸大量的資料,且透過多個結點的特性,能有效減輕頻寬壓力,對於電商平台來說,需要傳輸多樣化的商品,展示大量的商品圖片及影片,舉辦大型活動時,可以申請prewarm的功能,讓活動期間有乘載同時在線人數爆量的負載能力,CDN即時流量監控及靈活調度穩定、快速的節點,協助電商平台各種業務。

內容網站、UGC、串流平台

CDN能應用的場景非常多元,與我們生活息息相關的內容網站,包括論壇、新聞媒體網站、社交平台、及部落格等,人們會在上面分享心情及時事,無時無刻都需要海量的內容傳輸,而串流平台有上傳大型影音檔案、媒體資源管理、自動轉檔、播放影音的需求,不論是高效能的命中率或是加速傳輸及處理影音的配套措施,這些CDN都能夠實現。

各類應用程式APP

為了讓APP使用體驗能完美呈現,CDN支援靜態內容加速,低延遲並提高緩存,體驗暢快的網路流動。CDN也能支援APP的更新檔案傳送;APP內的圖片、頁面、影片、UGC等內容傳送,以及有些CDN能提供HTTPDNS的服務,避免DNS挾持,讓用戶能在安全及穩定的情況下使用各類應用程式。

直播平台、視訊軟體及通訊軟體

除了靜態內容傳送,部分CDN供應商以分佈式即時轉檔技術為基礎,打造各類即時串流的軟體及平台,提供媒體儲存、轉檔、存取鑑權、內容加速傳輸等一體化解決方案,彈性調度節點,應對突發存取、高併發的流量


CDN實際應用案例

CDN能應用的企業及情境非常多元,也是2022年企業數位轉型的必備服務, 各大企業紛紛投入雲端產業,也將資料慢慢遷移至雲端,如今他們使用CDN的案例有哪些?
我來簡單做個介紹👏🏻

Sony LIV

  • 在各行各業裡都能見到AWS Cloudfront的身影,例如Sony的OTT平台SonyLIV
    Cloudftont支持SonyLIV影片播放、直播體育賽事及互動遊戲節目等一系列解決方案,並於近兩年獲得亮眼的成績,有了更快、更流暢的用戶體驗,讓SonyLIV的用戶群增長10倍內容增加7倍!該公司使用AWS Elemental MediaConvert將60,000小時的影片轉為多種輸出格式,以支持一致性的觀看體驗,也因為Cloudftont提供穩定網路傳輸,為160萬用戶提供低延遲的流量。
    👉🏻AWS案例分享

Shopee Taiwan

  • 而說到CDN的應用最常見的就是電商平台,知名企業蝦皮購物(Shopee Taiwan),運用Google Cloud CDN將應用程式的回應時間縮短至5毫秒,該公司除了有簡易且快速的購物體驗外,使用者也可以在APP上進行社交互動並瀏覽精彩的媒體內容,如此龐大的資料傳輸就需要CDN的協助,Cloud CDN將應用內容的快取檔儲存在離使用者最近、分佈全球的代理伺服器上,不僅能支持更快的內容傳輸速度,也讓蝦皮購物在台灣以外的國家發布遊戲時,確保一致的高加載速度,目前該公司已經在泰國、越南和新加坡發布遊戲!
    👉🏻GCP案例分享

研華

  • 工業電腦與自動化的領導者研華,於2020年開始不斷受到網路的軟體攻擊,因此研華執行更嚴實的安全措施,IT部門謹慎地部署雲端的基礎架構,使用Azure Web Application Firewall(WAF)以及Azure CDN保護重要資料且改善網路應用程式的加載,並使用Azure DDoS防護保障網頁和電商網站的安全性。
    👉🏻Azure案例分享

Discord

  • 近期最熱門的社交軟體Discord流量爆炸性的增長,CloudFlare CDN協助降低頻寬和硬體成本,並提高網路效能,CloudFlare CDN將內容緩存到250個城市的資料中心,然後從最近的資料中心直接為用戶提供服務,每月超過2 Pb的Discord流量直接從CloudFlare的邊緣緩存提供給該公司,即使websocket事件峰值高達200萬/秒,也能快速且安全地替Discord的流量提供服務。
    👉🏻CloudFlare案例分享

結語:CDN可以為企業帶來什麼幫助?

網站及應用程式的加速對用戶體驗是非常重要的,但除了速度還是有很多需要考量的地方,例如:區域的選擇、安全性、效能性、費用計算、可用性等等,必須根據自身的需求去尋找適合您的CDN供應商,或是諮詢雲端相關專業人員提供一站式的解決方案。
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