内容分发网络：网络新应用与IP网络间的桥梁Internet作为一个主要的信息交流平台，已成为人们日常生活中不可缺少的一部分。Internet服务的内容也从当初的以静态网页、小图片为主转变到现在的以大文件、视频为主，并进一步朝交互式信息共享、协同工作等方向发展，如视频共享和社交网络（Social Networking Sites，SNS）等。计算机和通信技术的发展将使得用户可以使用各类便携设备、智能电器等终端通过多种接入技术连接到Internet，获得服务。新的互联网应用对网络基础设施和网络服务提出了新的要求，归纳起来有如下几点。 1.高可扩展性：截止到2009年9月30日，Internet用户数达到17.3亿，并且继续保持快速增长的趋势。同时，接入到Internet的设备种类及其数量也在同步增加。因此，互联网需要以高效和高性价比的方式来处理和服务各类应用。 2.大容量：当前，Internet应用的一个显著特点就是用户更倾向于共享内容，而且，这些内容更趋向于富媒体化（如大文件、音频、视频、以及高清视频等等）。这些变化趋势要求Internet能提供大容量来存储数据和实现节点间的通信。 3.高服务质量（QoS）保证：多媒体应用和新型的SNS应用需要高QoS保证，服务质量的任何下降，都会严重影响到用户的体验，从而造成用户的流失和服务提供商利润损失。 4.强交互性：当前，社交网络等应用已成为Internet的主流应用，用户不再局限于被动的接受服务，而倾向于相互交流信息或提供内容。服务的模式也不仅仅只有传统的C/S模式，终端用户之间的信息交流也成为了目前主流的服务模式，这要求网络能提供更强的交互性。 5.异构性：近年来，三网融合和移动通信技术的发展，使得越来越多的终端设备可以通过异构网络接入到Internet。因此，需要提供跨异构网络和终端设备的透明服务来满足上述需求。 6.安全性：不同网络应用对Internet提出了不同等级的安全要求，如机密性、完整性和一致性等，如何有效地应对这些安全需求，也是目前网络技术所需要解决的难题。 另一方面，现有Internet的基础架构是基于包交换的IP网络，IP网络采用端到端的设计原则，网络对服务不加区分，单纯实现数据包的存储转发，复杂的功能由网络边缘来处理。虽然这种设计思想使得IP网络具有可扩展性强和实现简单的优势，但是，单纯的依靠现有IP网络的基础设施与技术体系难以满足新应用的需要。 为了解决传统的尽力而为（Best-effort）IP网络与应用需求之间的矛盾，内容分发网络（Content Delivery Networks，CDN）被提出。根据RFC 3466的定义，CDN通过在传统IP网络上部署由服务器组成的服务节点，并利用应用层协议将这些服务节点联结构成应用层覆盖网络，为用户提供内容分发服务。这种架构一方面由于在应用层解决网络应用的需要，不改变底层网络结构与骨干设备的配置，因而具有较强的灵活性和可扩展性；另一方面，终端用户从最适合的服务节点获取内容，提高了用户的体验，同时也降低了骨干网络的拥塞。因而自1998年MIT的研究人员提出并组建第一个商用CDN网络开始，经过了数十年的发展，CDN已经发展成为Internet产业链中不可或缺的重要一环。 著名的CDN公司有Akamai、Limelight、CDN Networks、Verisign和ChinaCache等，非盈利性CDN网络有CoDeeN、Coral和Globule等。众多的CDN网络及其服务已形成了一个巨大的市场，据统计，2009年全球的CDN市场规模达到15亿美元，是1999年时的60倍。自2005年多媒体应用成为网络主流应用后，CDN也进入了高速发展期。 至今，CDN伴随着市场的变化，其服务内容也从最初的静态内容，发展到后来的视频内容，以及近来的动态内容和电子商务类的服务。为了适应这些内容的分发需求，CDN结构也发生了几次重要的变化，经历了分布式CDN、大数据中心CDN、P2P辅助CDN，并朝着云计算模式的CDN方向发展。 CDN技术组成 一般来说，CDN服务通常由以下4个部分组成：内容外发单元，负责将内容从源服务器分发到边服务器；内容分发单元，负责将内容从边服务器分发到终端用户；请求路由单元，负责将终端用户的请求引导到合适的边服务器；管理单元，负责配置和监控请求路由、内容外发和内容分发等单元。 从技术角度来看，CDN技术的组成可以被划分成基础架构和网络服务两类。 CDN基础架构的核心任务是如何构造合理有效的覆盖网络，为内容提供商提供有效的内容分发任务，主要包括服务资源部署、服务节点架构和CDN构网等三部分关键技术。通过这些关键技术，解决如下问题：CDN网络规模的确定即CDN服务节点数目的确定、服务节点部署位置的确定、每个服务节点规模及其与运营商互联模式的确定、每个服务节点内的设备组织与资源管理机制及如何高效地组织这些服务节点等。 服务资源部署通常考虑服务质量（性能）和成本两类指标，选择合适的网络位置放置服务资源，一方面尽量减少大部分终端用户获取内容时的响应时间，另一方面又有效地控制资源部署和管理成本，找到较佳的平衡点。对于服务节点架构，通常选用多种评价指标来对节点体系结构的整体性能进行评估和分析，并以这些指标为指导设计服务节点的架构。如：二分带宽（Bisection Bandwidth）和超额订购（Oversubscription），其中，二分带宽是衡量服务节点内部网络通信效率的指标，而超额订购则是服务节点对外服务性能的一种衡量指标。CDN构网是指构建CDN网络的方法，即通过通信协议将分布在Internet不同位置的服务节点组织起来，从而构成一个内容分发网络，实现CDN对内容分发的硬件基础，它包括网络法和覆盖法两种基本构建方法。其中，网络法在构建CDN网络时需要对路由器和交换机进行特殊的配置和管理，使它们能够识别特殊的应用，并在预先确定的策略下进行内容转发；而覆盖法则在传统Internet架构基础上通过覆盖一层新的应用协议，通过该应用协议将所有数据中心组织起来，实现内容分发任务。与网络法不同，该方法不需改变Internet的骨干设备，具有很好的灵活性，是当前大多数CDN服务提供商采用的一种构网方式。 ■清华大学计算机系博士生导师 CDN研究所所长 尹浩 1974年生，2002年获信息与通信工程专业博士学位，现为清华大学计算机科学与技术系博士生导师，清华大学-ChinaCache内容分发网络研究所所长，“媒体与网络技术”教育部-微软重点实验室副主任。近年来一直从事内容分发网络、网络服务质量控制与性能评估、多媒体通信与内容安全等方面的研究工作。作为课题负责人，主持了近10项国家级科技项目的研究工作。 出处： 中国信息主管网： |
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