Qu'est-ce qu'un CDN ?

Un réseau de diffusion de contenu (CDN) est un réseau de serveurs répartis géographiquement et leurs centres de données associés qui aident à fournir du contenu aux utilisateurs avec un délai minimal.

Pour ce faire, il rapproche le contenu de l'emplacement géographique des utilisateurs grâce à des centres de données stratégiquement placés appelés Point de présence (PoP). Les CDN impliquent également des serveurs de mise en cache qui stockent et fournissent des fichiers mis en cache pour accélérer les temps de chargement des pages Web et réduire la consommation de bande passante. Ci-dessous, nous entrerons dans plus de détails sur le fonctionnement exact des CDN.

Les services CDN sont essentiels pour les entreprises qui comptent sur la livraison de contenu aux utilisateurs.

Considérer ce qui suit:

• Grandes publications d'actualités avec des lecteurs dans de nombreux pays
• Sites de médias sociaux qui doivent fournir du contenu multimédia sur les flux d'utilisateurs
• Sites Web de divertissement tels que Netflix qui offrent du contenu Web haute définition en temps réel
• Plateformes de commerce électronique avec des millions de clients
• Sociétés de jeux avec un contenu très graphique accessible par des utilisateurs répartis géographiquement

Toutes ces entreprises doivent garantir une livraison de contenu accélérée, la disponibilité des services, l'évolutivité des ressources et la sécurité des applications Web. C'est là que les services CDN brillent comme un avantage unique.

Une brève histoire des CDN

Les CDN (ou CDN) ont été créés il y a près de vingt ans pour relever le défi d'envoyer rapidement d'énormes quantités de données aux utilisateurs finaux via Internet. Aujourd'hui, ils sont devenus la force motrice de la distribution de contenu de sites Web et continuent d'être recherchés et améliorés par les universités et les développeurs commerciaux.

Les premiers réseaux de distribution de contenu ont été construits à la fin des années 90 et sont toujours responsables de 15 à 30 % du trafic Internet mondial. Par la suite, la croissance du contenu à large bande et des flux audio, vidéo et de données associés sur Internet a entraîné le développement de plus de CDN. En général, l'évolution des CDN peut être classée en quatre générations :

Période de pré-formation : Avant la création proprement dite des CDN, les technologies et infrastructures nécessaires ont été développées. Cette période a été caractérisée par la croissance des fermes de serveurs, la mise en cache hiérarchique, les améliorations des serveurs Web et le déploiement de proxys de mise en cache. La mise en miroir, la mise en cache et le multihébergement étaient également des technologies qui ont ouvert la voie à la création et à la croissance de CDN.

Génération XNUMX : Les premières itérations du CDN se concentraient principalement sur la fourniture de contenu dynamique et statique, car il s'agissait des deux seuls types de contenu sur le Web. Le mécanisme principal était donc la création et la mise en œuvre de répliques, de méthodes de routage intelligent et de calcul de périphérie. Les applications et les informations ont été réparties sur les serveurs.

Deuxième génération : les CDN axés sur le streaming de contenu audio et vidéo ou les services de vidéo à la demande tels que Netflix pour les utilisateurs et les services d'information sont arrivés. Cette génération a également été pionnière dans la fourniture de contenu de site Web aux utilisateurs mobiles et a vu l'utilisation des techniques P2P et de l'informatique en nuage.

Troisième génération : La troisième génération de CDN est là où nous en sommes maintenant et continue d'évoluer avec de nouvelles recherches et développements. Nous pouvons nous attendre à ce que les CDN soient de plus en plus façonnés pour la communauté à l'avenir. Cela signifie que les systèmes seront pilotés par des utilisateurs moyens et des individus normaux. L'auto-configuration devrait être le nouveau mécanisme technologique, ainsi que l'autogestion et la livraison autonome de contenu. La qualité de l'expérience pour les utilisateurs finaux devrait être le principal moteur pour l'avenir.

Les CDN ont initialement évolué pour faire face à des pressions extrêmes en matière de bande passante, la demande de streaming vidéo augmentant parallèlement au nombre de fournisseurs de services CDN. Avec les progrès de la connectivité et les nouvelles tendances de consommation à chaque génération, le prix des services CDN a baissé, lui permettant de devenir une technologie de marché de masse. Et comme le cloud computing est devenu largement adopté, les CDN ont joué un rôle clé à tous les niveaux des opérations commerciales. Ils sont essentiels pour des modèles tels que SaaS (Software as a service), IaaS (Infrastructure as a service), PaaS (Platform as a service) et BPaaS (Business Process as a service).

Comment fonctionne un CDN ?

Les CDN fonctionnent en réduisant la distance physique entre un utilisateur et l'origine (un serveur web ou applicatif). Il s'agit d'un réseau mondial de serveurs qui stocke le contenu beaucoup plus près du serveur que de l'origine. Pour mieux comprendre ce phénomène, il est utile d'examiner comment un utilisateur accède au contenu web d'un site web, avec et sans CDN.

Sans CDN

Lorsqu'un utilisateur accède au site Web dans son navigateur, il établit une connexion similaire à celle de la figure suivante. Le nom du site Web se résout en une adresse IP à l'aide d'un DNS ou LDNS local (comme le serveur DNS fourni par le FAI ou un serveur de résolution DNS public). Si le DNS ou le LDNS ne peut pas résoudre l'adresse IP, il demande récursivement la résolution des serveurs DNS en amont. En fin de compte, la demande peut aller au serveur DNS faisant autorité où la zone est hébergée. Ce serveur DNS résout l'adresse et la renvoie à l'utilisateur.

Le navigateur de l'utilisateur se connecte ensuite directement à l'origine et télécharge le contenu du site web. Chaque requête suivante est traitée directement depuis l'origine, et les ressources statiques sont mises en cache localement sur l'ordinateur de l'utilisateur. Si un autre utilisateur, situé à un endroit similaire ou différent, tente d'accéder au même site, il suivra la même séquence. À chaque fois, les requêtes de l'utilisateur atteindront l'origine, qui répondra avec le contenu. Chaque étape du processus ajoute du retard, ou « latence ». Si l'origine est située loin de l'utilisateur, les temps de réponse seront importants, ce qui nuira à l'expérience utilisateur.

Avec un CDN

En présence d'un CDN, cependant, le processus est légèrement différent. Lorsque des requêtes DNS initiées par l'utilisateur sont reçues par son LDNS, il transmet les requêtes à l'un des serveurs DNS du CDN. Ces serveurs font partie de l'infrastructure Global Server Load Balancer (ou "GSLB"). Le GSLB aide à la fonctionnalité d'équilibrage de charge qui mesure littéralement l'ensemble d'Internet et suit les informations sur toutes les ressources disponibles et leurs performances. Avec cette connaissance, le GSLB résout la requête DNS en utilisant l'adresse de périphérie la plus performante (généralement près de l'utilisateur). Un « edge » est un ensemble de serveurs qui mettent en cache et diffusent du contenu Web.

Une fois la résolution DNS terminée, l'utilisateur envoie la requête HTTPS au serveur Edge. Lorsque le serveur Edge reçoit la requête, les serveurs GSLB aident les serveurs Edge à la transmettre par le chemin optimal vers le serveur d'origine. Les serveurs Edge récupèrent ensuite les données demandées, les transmettent à l'utilisateur final demandeur et les stockent localement. Toutes les requêtes utilisateur ultérieures seront traitées à partir du jeu de données local sans qu'il soit nécessaire d'interroger à nouveau le serveur d'origine. Le contenu stocké en périphérie peut être diffusé même si le serveur d'origine devient indisponible pour une raison quelconque.

Pourquoi utiliser un CDN ?

Les CDN aident les entreprises à fournir efficacement du contenu aux utilisateurs finaux en minimisant la latence, en améliorant les performances du site Web et en réduisant les coûts de bande passante.

Une autre caractéristique unique des CDN est qu'ils permettent aux serveurs de périphérie de pré-préparer le contenu à l'avance. Cela garantit que les données que vous fournissez sont stockées dans tous les centres de données CDN. Dans le jargon CDN, ces centres de données sont appelés Point of Presence (ou « POP »). Les PoP aident à minimiser le temps d'aller-retour en rapprochant le contenu Web du visiteur du site Web.

Par exemple, supposons que vous meniez une campagne publicitaire et que vous fassiez la promotion de votre service ou de votre produit auprès de millions de clients potentiels. Vous pouvez vous attendre à ce qu'un grand nombre de clients se précipitent sur votre site après avoir lu le message. Si vous faites affaire avec des influenceurs qui ont de bons taux d'engagement de l'audience, le volume de trafic peut connaître une augmentation encore plus importante. Pouvez-vous être sûr que votre serveur d'origine sera capable de gérer ce pic de volume d'un seul coup ?

Dans un tel scénario, les CDN peuvent aider à répartir la charge entre les serveurs de périphérie et tous recevront la réponse. Étant donné que seule une petite fraction des demandes atteindra l'origine, vos serveurs ne subiront pas de pics de trafic massifs, d'erreurs 502 et de canaux réseau en amont surchargés.

Avantages des CDN

Selon la taille et les besoins de votre entreprise, les avantages des CDN peuvent être divisés en 4 éléments différents :

Amélioration des temps de chargement des pages du site
Web En activant la diffusion de contenu Web plus près des visiteurs du site Web à l'aide d'un serveur CDN à proximité (entre autres optimisations), les visiteurs bénéficient de temps de chargement de page Web plus rapides. Les visiteurs sont généralement plus susceptibles de cliquer ou de rebondir sur un site Web avec un temps de chargement de page élevé. Cela peut également affecter négativement le classement des pages Web sur les moteurs de recherche. Ainsi, avoir un CDN peut réduire les taux de rebond et augmenter le temps que les gens passent sur le site. En d'autres termes, un site Web qui se charge rapidement gardera plus de visiteurs plus longtemps.

Réduction des coûts de bande passante
Chaque fois qu'un serveur d'origine répond à une requête, la bande passante est consommée. Les coûts de consommation de bande passante sont une dépense importante pour les entreprises. Grâce à la mise en cache et à d'autres optimisations, les CDN sont en mesure de réduire la quantité de données qu'un serveur d'origine doit fournir, réduisant ainsi les coûts d'hébergement pour les propriétaires de sites Web.

Disponibilité et redondance accrues du contenu
De grandes quantités de trafic Web ou une panne matérielle peuvent perturber le fonctionnement normal du site Web et provoquer des temps d'arrêt. En raison de leur nature distribuée, un CDN peut gérer plus de trafic Web et mieux résister aux pannes matérielles que de nombreux serveurs d'origine. De plus, si un ou plusieurs serveurs CDN se déconnectent pour une raison quelconque, d'autres serveurs opérationnels peuvent capter le trafic Web et maintenir le service sans interruption.

Amélioration de la sécurité du site Web
Le même processus par lequel les CDN gèrent les pics de trafic le rend idéal pour atténuer les attaques DDoS. Il s'agit d'attaques dans lesquelles des acteurs malveillants submergent vos serveurs d'application ou d'origine en envoyant une énorme quantité de requêtes. Lorsque le serveur tombe en panne en raison du volume, le temps d'arrêt peut affecter la disponibilité du site Web pour les clients. Un CDN agit essentiellement comme une plate-forme de protection et d'atténuation DDoS avec le GSLB et les serveurs de périphérie répartissant la charge de manière égale sur l'ensemble de la capacité du réseau. Les CDN peuvent également assurer la gestion des certificats et la génération et le renouvellement automatiques des certificats.

Sinon, comment un CDN peut-il être utile ?

Un CDN ne se limite pas aux avantages expliqués ci-dessus. Une plate-forme CDN moderne offre de nombreux autres avantages à vos équipes commerciales et techniques.

Il peut être utilisé pour gérer les accès depuis différentes régions de la planète. Alors que vous autorisez l'accès pour certaines régions, vous pouvez refuser l'accès pour d'autres.

Vous pouvez facilement télécharger la logique applicative sur le périmètre et au plus près de vos clients. Vous pouvez traiter et transformer les en-têtes et le corps de la demande/réponse, acheminer les demandes entre les sources en fonction des attributs de la demande ou déléguer les tâches d'authentification à la périphérie.

De grandes quantités de trafic nécessitent une infrastructure de journalisation et de traitement pour une analyse plus approfondie. Les CDN collectent des journaux et fournissent une interface pour analyser facilement les données générées par les visiteurs.

Il est tout à fait naturel que quelque chose devienne facile à utiliser lorsque vous le connaissez déjà. Pour cette raison, les bords CDN sont normalement basés sur NGINX. Cela signifie que vous pouvez effectuer des tâches à l'aide des directives NGINX standard.

Par exemple, notre équipe a passé des milliers d'heures à étendre NGINX.

Sécurité des données et CDN

La sécurité de l'information fait partie intégrante d'un CDN. Les CDN aident à protéger les données d'un site Web des manières suivantes.

En fournissant des certificats TLS/SSL

Le CDN peut aider à sécuriser un site en fournissant des certificats TLS (Transport Layer Security) / Secure Sockets Layer (SSL) qui garantissent un niveau élevé d'authentification, de cryptage et d'intégrité. Il s'agit de certificats qui garantissent le respect de certains protocoles dans le transfert de données entre un utilisateur et un site Internet.

Lorsque les données sont transférées sur Internet, elles deviennent vulnérables à l'interception par des acteurs malveillants. Ceci est résolu en cryptant les données à l'aide d'un protocole tel que seul le destinataire prévu peut décrypter et lire les informations. TSL et SSL sont de tels protocoles qui cryptent les données envoyées sur Internet. Il s'agit d'une version plus avancée de Secure Sockets Layer (SSL). Vous pouvez savoir si un site Web utilise la certification TLS/SSL s'il commence par https:// au lieu de http://, suggérant qu'il est suffisamment sécurisé pour la communication entre un navigateur et un serveur.

Atténuer les attaques DDoS

Distribué en périphérie du réseau, le CDN constitue une barrière virtuelle hautement sécurisée contre les attaques visant votre site web et vos applications web. Son infrastructure dispersée et sa localisation en périphérie le rendent également idéal pour bloquer les attaques DDoS. Comme ces attaques doivent être atténuées en dehors de votre infrastructure réseau principale, le CDN les traite à différents points de présence (POP) en fonction de leur origine, évitant ainsi la saturation des serveurs.

Blocage des bots et des crawlers

Les CDN sont également capables de bloquer les menaces et d'empêcher les robots et les robots abusifs d'utiliser la bande passante et les ressources du serveur. Cela permet de limiter les autres attaques de spam et de piratage et de réduire les coûts de bande passante.

Accélération statique et dynamique

Le contenu statique fait référence à vos actifs qui n'ont pas besoin d'être générés, traités ou modifiés avant d'être livrés aux utilisateurs finaux. Il peut s'agir d'images ou d'autres fichiers multimédias, de fichiers binaires de toute nature ou de parties statiques de votre application telles que des bibliothèques HTML, CSS, JavaScript ou même JSON, HTML ou tout type de réponse dynamique qui ne change pas souvent. Il est possible de précharger un tel contenu à l'avance, comme mentionné ci-dessus. Ensuite, lorsque vous devez invalider ce contenu et le supprimer des serveurs Edge, vous pouvez supprimer les chemins souhaités.

L'accélération dynamique s'applique à quelque chose qui ne peut pas être mis en cache à la périphérie en raison de sa nature dynamique. Imaginez une application WebSocket écoutant les événements d'un serveur ou d'un point de terminaison d'API dont la réponse est différente, en fonction des informations d'identification, de l'emplacement géographique ou d'autres paramètres. Il est difficile d'exploiter le mécanisme de mise en cache périphérique d'une manière similaire à la mise en cache de contenu statique. Dans certains cas, une intégration plus étroite entre l'application et le CDN peut aider ; cependant, dans certains cas, autre chose que la mise en cache doit être utilisé. Pour l'accélération dynamique, l'infrastructure réseau optimisée des CDN et des algorithmes de routage de requête/réponse avancés sont utilisés.

Modèle de facturation ou « Que dois-je payer ? »

Classiquement dans un CDN, vous payez pour le trafic consommé par vos utilisateurs finaux et le nombre de requêtes. De plus, les requêtes HTTPS nécessitent plus de ressources de traitement que les requêtes HTTP, ce qui crée une charge plus importante sur l'équipement du fournisseur de CDN. Pour cette raison, vous pouvez payer des frais supplémentaires pour les requêtes HTTPS, tandis que les requêtes HTTP ne sont pas facturées à un coût supplémentaire.

Lorsque le calcul atteint la limite, le CPU devient un objet de facturation. Les requêtes peuvent avoir des pipelines de traitement différents et, par conséquent, nécessiteront différentes quantités de temps CPU. Il n'est pas pratique de facturer en fonction du nombre de demandes ; il est plus pratique de facturer par volume de trafic + temps CPU utilisé.

Qui utilise le CDN ?
Le CDN est utilisé par des entreprises de différentes tailles pour optimiser la présence et la disponibilité du réseau et offrir une expérience utilisateur supérieure aux clients. Un CDN est particulièrement populaire dans les secteurs suivants :

• Publicité
• Publication numérique
• Vidéo et audio en ligne
• CDN du jeu
• Éducation en ligne
• E-Commerce
• Secteur public
• Gouvernement
• Services financiers
• SaaS