Content Delivery Networks (CDNs): Was ist ein CDN? Funktionsweise und Nutzen

Was ist ein CDN? Ein Content Delivery Network, auch Content Distribution Network genannt, kann als eine entscheidende Ebene des modernen Internet-Ökosystems bezeichnet werden. Laut der offiziellen Definition handelt es sich bei einem CDN um ein geografisch verteiltes Netzwerk von Proxy-Servern und ihren Rechenzentren.

Diese Server treiben die Verteilung von Inhalten im Internet voran und stellen für Website-Eigentümer eine große Hilfe dar. Ihr Zweck ist es, Online-Benutzern Inhalte effizient und mit der geringstmöglichen Verzögerung bereitzustellen. Laienhaft ausgedrückt, könnte das Internet in seiner heutigen Form kaum existieren, wenn die verschiedenen Arten von digitalen Inhalten nicht durch CDNs abgestützt wären.

Sie können sich das CDN als Oberbegriff für verschiedene Inhaltsverteilungsdienste vorstellen. Zu diesen Diensten zählen unter anderem Software-Downloads, die Beschleunigung von Internet- und mobilen Inhalten, das Video-Streaming, das transparente Caching sowie Cloud-Intelligence und -Analysen. Moderne CDN-Anbieter haben überdies Technologien aus anderen Branchen übernommen wie etwa die Cybersicherheit mit integriertem DDoS-Schutz (Distributed Denial-of-Service) und Web Application Firewalls (WAF).

Diese Netzwerke speichern Inhalte aus dem Internet wie beispielsweise Webseiten, Bilder und Videos auf Proxy-Servern, die sich in der Nähe des physischen Standorts der Benutzer befinden. Dank des Caching-Prozesses können Benutzer wie Sie verzögerungsfrei Videos ansehen, Nachrichtenartikel durchlesen oder etwas in einem Online-Shop kaufen. Anders ausgedrückt, entstanden CDNs aus der Notwendigkeit einer stabilen Website-Performance sowie einer effizienten Seitenladezeit heraus.

In diesem Artikel werden wir uns mit dem umfangreichen Thema der Vorteile von CDNs befassen. Um genau zu verstehen, was ein Content Delivery Network ist, wie es funktioniert und weshalb wir es benötigen, laden wir Sie ein, sich die folgenden Abschnitte sorgfältig durchzulesen.

Geschichte der Content Delivery Networks

Kehren wir zum Anfang zurück. Das allererste CDN wurde Ende der 90er Jahre auf den Markt gebracht. Ende 1999 erzielte das erste derartige Unternehmen einen Jahresumsatz von nahezu 4 Millionen US-Dollar und verwaltete weltweit 3.000 CDN-Server. Laut dem Marktforschungsunternehmen Grand View Research wurde der globale Marktanteil von Content Delivery Networks im Jahr 2020 auf 10,73 Milliarden US-Dollar geschätzt. Man geht davon aus, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) in den kommenden Jahren bis zum Jahr 2028 22,1 % betragen wird. Angesichts dieses bedeutenden Wachstums fragt sich der ein oder andere sicherlich: Wie hat das alles angefangen?

Seit ihrer Einführung in den 90er Jahren hat diese Technologie mehrere Entwicklungsstufen durchlaufen, bevor sie ihren erfolgreichen aktuellen Stand erreicht hat. Die Weiterentwicklung wurde von verschiedenen Marktfaktoren vorangetrieben wie beispielsweise neuen Content-Trends und Verbesserungen der Konnektivität, etwa durch Glasfaserkabel.

Dieser Prozess kann in drei Generationen unterteilt werden, von denen jede ihre eigenen Leistungsfähigkeiten, technologischen Fortschritte und neuen Konzepte im Bereich der Netzwerkarchitektur mit sich bringt. Während dieser Entwicklungsphasen sind die Preise für CDN-Dienste langsam gesunken, sodass es möglich war, die Technologie für den Massenmarkt verfügbar zu machen.

• Wie bereits erwähnt, stammen die CDNs der ersten Generation aus den 90er Jahren. Damals wurden die Inhalte noch über statisches HTML sowie herunterladbare Dateien bereitgestellt. Die meisten Kunden stammten aus dem Unternehmenssektor, und der Preis für die Dienstleistung war ziemlich hoch. Damals konzentrierte man sich vorwiegend auf die Performance.
• Bei der zweiten Generation wurden sowohl statische als auch dynamische Inhalte einbezogen, wobei Rich Media ins Spiel kam. Allmählich kamen Kunden aus verschiedenen Geschäftsbereichen hinzu, wobei die Preise zwar gesenkt wurden, jedoch immer noch teuer waren.
• Die CDNs der dritten Generation basieren immer noch auf statischen und dynamischen Inhalten sowie Rich Media. Aber auch im Hinblick auf die Performance sind die Verfügbarkeit und Sicherheit zu entscheidenden Faktoren geworden.

Da die Preise heutzutage deutlich gesunken sind, kann jeder Website-Besitzer Kunde eines derartigen Anbieters werden.

Vorteile eines CDN

Wie können Sie von der Implementierung eines CDN auf Ihrer Website profitieren?

Generell betreffen die Vorzüge vorwiegend die Geschwindigkeit sowie den Zustand der Website. Wie bereits erläutert, ermöglicht die Verwendung dieses Dienstes eine flexible Übertragung von Ressourcen wie etwa HTML-Seiten, Bilder, Videos und JavaScript-Dateien. Sie können sich den CDN-Anbieter als Hightech-Fahrzeug auf einer Überholspur vorstellen, das es ermöglicht, die Strecke zwischen den Besuchern Ihrer Website und Ihrem Server schneller zurückzulegen. Diese Beschleunigung ist dadurch möglich, dass der Anbieter eine zwischengespeicherte Version des Inhalts Ihrer Website an mehreren Orten bereitstellt, die als Points of Presents (PoPs) bezeichnet werden. Jeder Point of Presence umfasst mehrere Server, die dafür zuständig sind, den Inhalt Ihrer Website zwischenzuspeichern und an Ihre Besucher in einem bestimmten Umkreis (Bereich) zu verteilen.

N.B. An dieser Stelle möchten wir klarstellen, dass ein CDN die Dienste eines Webhosting-Anbieters nicht kompensieren kann. Der Zweck dieses Dienstes besteht darin, Ihre Inhalte zwischenzuspeichern und Ihre Website-Performance dadurch zu verbessern. Er verfügt jedoch nicht über die Fähigkeit, die Website zu hosten. Wenn Sie sich jedoch eine schnellere Website wünschen, empfiehlt sich auf jeden Fall die Implementierung eines CDN. Was die Website-Optimierung anbetrifft, so sind die Vorteile von CDNs sehr groß – Content Delivery Networks haben bekanntlich eine positive Auswirkung auf die Absprungraten und erhöhen die Zeit, die Besucher auf Ihrer Website verbringen. Indem Sie also eines implementieren, können Sie mehr Traffic auf Ihre Website lenken und eine erhebliche Verbesserung der allgemeinen Benutzererfahrung bewirken.

Wer verwendet CDNs?

Auch wenn Content Delivery Networks in der Vergangenheit hauptsächlich von Unternehmensnetzwerken und großen Unternehmen eingesetzt wurden, kann heute jeder, der Inhaber eines Online-Geschäfts ist, ein CDN verwenden. Nichtsdestotrotz ist der Dienst insbesondere im Fall größerer Websites mit mehreren Komponenten und einem hohen Datenverkehr sowie Websites und Apps mit vielen dynamischen Inhalten besonders effektiv.

Content Delivery Networks werden von verschiedenen privaten und öffentlichen Sektoren genutzt, die von ihren Vorzügen profitieren. Dazu zählen beispielsweise E-Commerce-Plattformen, mobile Anwendungen, Medienunternehmen, Technologie- und Software-as-a-Service-Plattformen, Finanzinstitute, Regierungswebsites, Start-ups und KMUs (kleine und mittlere Unternehmen).

Wie funktioniert ein CDN?

Bei CDNs dreht sich alles um das Caching von Inhalten und die Verbesserung der Benutzererfahrung. Diese Aufgaben mögen recht einfach klingen, jedoch sind die Prozesse, die dahinter stecken, komplex und von allerhand technischer Zaubereien durchzogen.

Der CDN-Server

Für einen CDN-Anbieter ist es unerlässlich, über Server für die Inhaltsspeicherung zu verfügen. Diese CDN-Server werden in Points of Presence (PoPs) gruppiert und dann an verschiedenen Standorten aufgestellt. Der Zweck des Netzwerks besteht darin, den Nutzer zum nächstgelegenen PoP weiterzuleiten. In den meisten Fällen erfolgt dies durch die Verwendung des sogenannten GeoIP. Dabei handelt es sich um eine Technologie, die die Zuordnung von IP-Adressen zu bestimmten geografischen Regionen wie Ländern, Städten und dicht besiedelten Gebieten ermöglicht. Bei der Verarbeitung einer Anfrage verwendet das Netzwerk die GeoIP-Technologie als Referenz, um den Benutzer zum nächstgelegenen verfügbaren Server zu leiten.

Der Vorgang des Inhalts-Cachings (Zwischenspeicherung)

Jeder Website-Benutzer kann die Inhalte seiner Website auf einem CDN zwischenspeichern, um sie seinen Endbenutzern schnell und effizient bereitzustellen. Dank dieses Dienstes ist der gesamte Prozess viel schneller, als wenn die Inhalte vom Ursprungsort bezogen werden müssten. Anders ausgedrückt wird die Anfrage eines Benutzers zur Ansicht Ihrer Inhalte direkt zum nächstgelegenen PoP geleitet, anstatt zum Ursprungsserver. Und dieser sendet die Inhalte dann auf verkürztem Wege zum Benutzer.

Einige Fachleute beschreiben die Content-Verteilungstechnologie als eine große Schlüssel-Werte-Datenbank. Laut MongoDB handelt es sich bei Schlüssel-Werte-Datenbanken (oder Key-Value-Datenbanken bzw. Key-Value-Stores) um Datenbanktypen, in denen Daten in einem „Schlüssel-Werte“-Format gespeichert werden. Die Daten werden mithilfe eines eindeutigen Schlüssels (oder mehrerer eindeutiger Schlüssel) abgerufen, d. h. jeder Schlüssel entnimmt den ihm zugehörigen Wert.

Einfach ausgedrückt: Beim Eintreffen einer Anfrage bestimmt der Cache deren Art, wonach er die Daten ausfindig macht und an den entsprechenden Website-Besucher zurücksendet. Es gibt verschiedene Mittel zur Bestimmung der Art des Inhalts, der dem Benutzer bereitgestellt werden soll. Dazu zählen unter anderem der Domänenname und die Abfrageparameter. Um diese Aufgabe auszuführen, nutzen Caches sogenannte Multi-Level-Lookup-Tabellen. Diese basieren auf optimierten Algorithmen, die den genauen Inhalt verzögerungsfrei erkennen.

Zudem sind Netzwerke auch in der Lage, Inhalte zu löschen. Dank einer derartigen Bereinigung werden nur die relevantesten Inhalte bereitgestellt.

Datensicherheit und CDNs

Ohne Datensicherheit macht alles oben Beschriebene keinen Sinn, insbesondere wenn wir die Datenmenge berücksichtigen, die durch diese Netzwerke fließt. Den jüngsten Prognosen von Statista zufolge soll der zu CDNs fließende Datenverkehr auf globaler Ebene im Jahr 2022 voraussichtlich 252 Exabyte pro Monat erreichen. Im Vergleich dazu betrug dieser Datenverkehr im Jahr 2017 54 Exabyte.

Laut Cybersicherheitsspezialisten „macht diese erstaunliche Menge an Datenverkehr CDNs zum Hauptziel vieler Cyberkrimineller, die daran interessiert sind, wichtige Informationen abzufangen, zu verändern und zu entwenden.“ Dies unterstreicht die Bedeutung exzellenter Sicherheitsmechanismen, die jeder Website-Inhaber nicht nur im Zusammenhang mit CDNs priorisieren sollte.

Die in einem CDN integrierten Sicherheitssysteme kümmern sich um Ihre Website-Besucher, indem sie sie vor böswilligen Eindringlingen schützen. Je nach dem implementierten System können die Sicherheitsmechanismen variieren. Der DDoS-Schutz und die WAF (Website Application Firewall) gelten jedoch als Eckpfeiler der CDN-Sicherheit.

Was ist ein Multi-CDN?

Multi-CDN-Lösungen führen mehrere CDNs verschiedener Anbieter zu einem einheitlichen Netzwerk zusammen, um die Abdeckung zu verbessern und bessere Ergebnisse in puncto Website-Performance zu erzielen.

Weshalb ist das wichtig? Anbieter verlassen sich auf unterschiedliche PoPs, Netzwerkinfrastrukturen und Funktionen. Daher liefern verschiedene Anbieter unterschiedliche Ergebnisse, die in puncto Performance, Sicherheit und Kostenvorteile stark variieren können. Ein Multi-CDN ermöglicht es seinen Kunden, den am besten geeigneten Dienst gemäß ihren spezifischen Anforderungen zu nutzen, indem der Datenverkehr und die Arbeitslast an das bestmögliche CDN geleitet werden.

Eine derartige Strategie ist für Unternehmen aus verschiedenen Branchen mit diversen Vorteilen verbunden. Dazu zählen:

• Leistungssteigerung auf globaler Ebene
• Kontinuierliche Verfügbarkeit der Website
• Schnellere Seitenladezeiten
• Flexibilität und mehr Sicherheit
• Niedrigere Kosten

Machen Sie sich bewusst, dass es einen großen Unterschied ausmacht, ob man ein einzelnes Multi-CDN oder aus den Angeboten mehrerer CDN-Anbieter wählt. Manche Verkäufer arbeiten möglicherweise mit mehreren Anbietern zusammen, andere setzen dagegen auf den Multi-CDN-Ansatz. Treffen Sie Ihre Wahl mit Bedacht entsprechend den Anforderungen Ihrer Website.

Medienbeschleunigung mit CDNs

Einfach ausgedrückt ist die CDN-Medienbeschleunigung das Herzstück von Inhaltsverteilungsnetzwerken, da sie die reibungslose und qualitativ hochwertige Bereitstellung von Medieninhalten (Bilder, Videos etc.) gewährleistet. Die Medienbeschleunigung kann in zwei Hauptgruppen unterteilt werden:

• Bilder-CDN
• Video-CDN

Unter einem Bilder-CDN versteht man ein Content Delivery Network, das mit verschiedenen speziellen Softwareverbesserungen ausgestattet ist, um Bilder, Videos sowie andere Dateien in Echtzeit zu optimieren. Sein einziger Zweck besteht in der Verbesserung der Bereitstellung von Rich Media.

Video-CDNs konzentrieren sich ausschließlich auf die Verbesserung der Bereitstellung von Videostreams. Wenn Ihre Website eine hervorragende Videoleistung erfordert, wird der Einsatz eines Video-CDN das Video-Streaming-Erlebnis Ihrer Zuschauer erheblich verbessern, indem Latenz- und Pufferzeiten minimiert werden. Es stellt zudem sicher, dass die Quelle des Streams bzw. der Ursprungsserver nicht von den empfangenen Anfragen beeinträchtigt wird.

Bedenken Sie überdies, dass Bilder-CDNs sowohl Bilder als auch Videos bereitstellen, die als „statische Inhalte“ bezeichnet werden, während Video-CDNs auch das Video-Streaming ermöglichen. Sehen wir uns an, was der Unterschied zwischen statischen und dynamischen Inhalten ist.

Statische Inhalte ändern sich nicht. Der Begriff wird meist für HTML-Dateien und Bilder verwendet. Im Allgemeinen versteht man unter einem statischen Inhalt jede auf einem Server gespeicherte Datei, die Endbenutzern in derselben Form bereitgestellt wird. Sie können sich statische Inhalte als ein Buch vorstellen, das nicht mehr geändert werden kann, sobald es gedruckt ist und in das Regal einer Buchhandlung gelangt.

Dieser Logik zufolge kommen dynamische Inhalte beim Endnutzer in einer veränderten Form an. Die Art der durchgeführten Änderungen hängt von verschiedenen Faktoren ab wie beispielsweise dem Ort, der Zeit und dem jeweiligen Gerätetyp. Anders ausgedrückt ist eine dynamische Seite wie ein Formwandler, der je nach dem Benutzer, der damit interagiert, eine andere Form annimmt.

CDN-Fallstudien

Werfen wir einen Blick auf ein Unternehmen, das sich kürzlich für die Implementierung einer spezifischen, äußerst zuverlässigen CDN-Lösung entschieden hat.

Zentrada ist ein in Deutschland ansässiger Zeitungsverlag, der 1949 gegründet wurde. Seit dem Jahr 2002 verfügt Zentrada über eine eCommerce-Plattform, auf der verschiedene Produkte angeboten werden. Derzeit ist es das führende europäische Großhandelsunternehmen.

Jeden Monat nutzen über 100.000 kommerzielle Mitglieder die Plattform, um sich mit europäischen Lieferanten in Verbindung zu setzen und über den TradeSafe-Service des Unternehmens Geschäfte zu tätigen. Diese Aufgabe ist ziemlich anspruchsvoll, da monatlich mehr als 5,6 Millionen Bilder bereitgestellt werden müssen.

Aus der steigenden Nachfrage resultierte der unmittelbare Bedarf an einer starken Bildverarbeitungslösung. So entschied sich das Entwicklungsteam von Zentrada, eine spezifische Bilder-CDN-Lösung zu implementieren. Das Highlight dieser Fallstudie ist der Erfolg, der dank der Implementierung einer auf die spezifischen Bedürfnisse des Unternehmens abgestimmten Lösung innerhalb von weniger als einer Woche erzielt wurde.

Weitere Informationen zu dieser Erfolgsgeschichte finden Sie in der vollständigen Fallstudie.

Fazit

In Anbetracht aller relevanten Informationen zu den Vorteilen eines CDN, die wir in diesem Artikel bereitgestellt haben, können wir mit Sicherheit behaupten, dass Sie mit dem Einsatz einer derartigen Lösung ein hervorragendes Kundenerlebnis gewährleisten werden. Indem Sie ein maßgeschneidertes Content Delivery Network nutzen, können Sie Website-Abstürze verhindern, Ihre Website optimieren und es schaffen, qualitativ hochwertige Inhalte bereitzustellen.

Ein Content Delivery Network ist für Website-Eigentümer, die die Verwendung der besten neuartigen Technologien und eine umfassende Optimierung auf modernstem Niveau anstreben, unabdingbar.

An dieser Stelle möchten wir die Native Global Solutions von Scaleflex erwähnen, die Medieninhalte durch die Verwendung mehrerer CDNs beschleunigen – ein Ansatz, der sich als ziemlich erfolgreich erwiesen hat. Um das Hochladen und Bereitstellen von Inhalten zu beschleunigen, setzt die Technologie auf eine mehrsprachige und global verteilte Architektur, wobei folgende Dienste angeboten werden:

• Storage Geozone – zielt darauf ab, die sogenannte Time To First Byte (TTFB) auf weniger als 100 ms für jeden Benutzer auf der ganzen Welt und weniger als 20 ms für Server-zu-Server-API-Aufrufe zu reduzieren;
• Regionale Varianten lokal angepasster Metadaten, die Ihre Anforderungen in puncto Produktinformationsmanagement angehen, z. B. Währung und Sprache;
• Mehrsprachiger Support in vier Sprachen (Englisch, Deutsch, Französisch und Spanisch);
• Globale Netzwerkabdeckung, die über 130 Länder auf 5 Kontinenten umfasst – dies entspricht mehr als 2.000 PoPs

Wir laden Sie ein, sich eingehender über Native Global Solutions von Scaleflex zu informieren.

FAQ

Wofür werden CDNs verwendet?

Content Delivery Networks ermöglichen die schnelle und effiziente Verteilung von Inhalten von Ihrer Website oder mobilen App an Online-Benutzer in Abhängigkeit von ihrem Standort. Ermöglicht wird dieser Vorgang durch sogenannte Points of Presence (PoPs). Diese kann man sich als eine Art Server-Netzwerk vorstellen. Der CDN-Anbieter stellt eine zwischengespeicherte Version der Inhalte Ihrer Website in mehreren PoPs bereit. Jeder PoP besteht aus zahlreichen Servern, die die Inhalte Ihrer Website zwischenspeichern und an Ihre Besucher in einem bestimmten Umkreis verteilen.

Weshalb ist die Verwendung eines CDN wichtig?

Die Implementierung eines Content Delivery Networks verbessert die Website-Performance hinsichtlich der Geschwindigkeit. Vergessen wir nicht, dass die Geschwindigkeit der Website unter anderem ein entscheidender Faktor bei der Suchmaschinenoptimierung ist. Insbesondere wenn Sie eine größere Website mit vielen dynamischen Inhaltselementen haben, empfiehlt sich die Verwendung eines CDN. Da CDNs dazu gedacht sind, die Bandbreite auf viele Server zu verteilen, helfen sie Ihnen auch dabei, ein schnelleres und konsistenteres Benutzererlebnis zu gewährleisten.

Handelt es sich bei einem CDN um einen Webserver?

Die kurze Antwort lautet „nein“. Ein CDN ist kein Webhost und kann Ihre Inhalte daher nicht hosten. Dies bedeutet, dass es Ihren Hostinganbieter nicht ersetzen kann. Es stellt jedoch sicher, dass Ihre Inhalte an der Netzwerkgrenze zwischengespeichert werden, wodurch die Performance Ihrer Website verbessert wird. Da gewöhnliche Hosting-Anbieter es vermutlich nicht schaffen werden, für eine höhere Geschwindigkeit Ihrer Website zu sorgen, können Sie die Anschaffung eines CDN in Erwägung ziehen.

Welche Nachteile haben CDNs?

Genauso wie andere Dienste haben auch Content Delivery Networks einige Nachteile. Obwohl CDNs heute preisgünstiger sind als je zuvor, handelt es sich dabei immer noch um einen teuren Dienst.

Wenn es eine Diskrepanz zwischen dem Standort Ihrer Server und dem Ihrer Besucher gibt, sind CDNs möglicherweise nicht so hilfreich wie erhofft. Dies lässt sich vermeiden, wenn Sie Ihre Wahl sorgfältig treffen und Ihre Zielgruppe genau ermitteln.

Ein weiterer Nachteil kann in puncto Unterstützung liegen, d. h. ob Sie gut oder nur unzureichend unterstützt werden. Die meisten Anbieter werden über Infrastrukturen von Drittanbietern betrieben. Dies bedeutet, dass die Lösung Ihrer technischen Probleme ein komplizierter und langwieriger Prozess sein kann.

Wie erstellt man ein CDN?

Ihr Unternehmen benötigt möglicherweise ein eigenes CDN, z. B. wenn Sie einen dauerhaften Cache erhalten möchten oder eine garantierte Bandbreite bzw. Anzahl von Ressourcen benötigen.

Um Ihr eigenes CDN zu erstellen, benötigen Sie einen Domainnamen oder eine Subdomain, mindestens zwei Server (dediziert oder virtuell) an verschiedenen Standorten sowie ein GeoDNS-Tool, um Benutzeranfragen an den nächstgelegenen Server umzuleiten.

Sie können einen DNS-Server mit geoDNS-Funktionalität von Grund auf neu erstellen, jedoch ist es wahrscheinlich effizienter, fertige Lösungen zu verwenden.

Was ist der Unterschied zwischen einem CDN und Cloud-Computing?

Zunächst einmal handelt es sich bei einem CDN um eine Technologie vom Typ „Netzwerk von Servern“, die es schon länger gibt als Cloud Computing in seiner jetzigen Form. Beim Cloud Computing geht es um die Bereitstellung verschiedener Dienste über das Internet. Dazu zählen beispielsweise Tools und Anwendungen wie etwa die Datenspeicherung, Server, Datenbanken und Softwares. Das Cloud Computing bietet Unterstützung, indem es eine große Rechenressource, wie etwa die Rechenleistung, in kleinere Teile aufteilt, die man per Fernzugang verwendet. Der Begriff Cloud Computing bezeichnet eine große Gruppe von Servern, die sich in einem Rechenzentrumsgebäude, meist an einem einzigen Standort, befinden. Ein CDN ist zwar ebenfalls eine Gruppe von Servern, jedoch sind diese auf verschiedene Standorte verteilt, sodass Ihren Besuchern ein besserer und schnellerer Zugriff auf Ihre Website ermöglicht wird.