Distribución de Contenido y CDN

Las redes de distribución de contenido colocan copias del contenido en servidores cercanos a los usuarios y dirigen cada solicitud a una réplica adecuada, reduciendo la latencia y la carga del origen, y haciendo factible la entrega de web y video a gran escala.

Definition

Una red de distribución de contenido es un sistema de servidores distribuidos geográficamente que almacenan y sirven copias de contenido cerca de los usuarios finales, redirigiendo cada solicitud a una réplica cercana apropiada para reducir la latencia, la pérdida y la carga en el servidor de origen.

Scope

Este tema abarca cómo se entrega el contenido a escala de Internet: la justificación para replicar contenido cerca de los usuarios, la arquitectura de las redes de distribución de contenido (CDN) con sus cachés distribuidas geográficamente, los mecanismos para dirigir a un usuario a una réplica cercana (a menudo a través de DNS), las demandas especiales de la transmisión de video, incluidas las técnicas de tasa de bits adaptativa, y la interacción de las CDN con la red subyacente. Se basa en protocolos de nombres y aplicaciones y excluye la codificación detallada de medios y los mecanismos de transporte subyacentes a la entrega.

Core questions

• ¿Por qué la replicación de contenido cerca de los usuarios mejora el rendimiento y la escalabilidad?
• ¿Cómo se organiza una CDN y dónde se ubican sus servidores?
• ¿Cómo se dirige una solicitud de usuario a una réplica adecuada y qué papel juega el DNS?
• ¿Cómo la transmisión de tasa de bits adaptativa entrega video a través de redes variables?
• ¿Cómo interactúan las CDN con la topología subyacente de Internet y los ISP?

Key concepts

• replicación de contenido
• redes de distribución de contenido (CDN)
• servidores de caché de borde
• redirección de solicitudes a través de DNS
• conciencia de proximidad y carga
• transmisión de video
• transmisión de tasa de bits adaptativa (HTTP chunked)
• descarga del servidor de origen

Key theories

Replicación y proximidad

La colocación de contenido en muchos servidores cerca de los usuarios acorta las rutas de red, reduciendo la latencia y la pérdida, y distribuye la carga del origen y la red troncal; el problema central de ingeniería se convierte en elegir dónde colocar las réplicas y cuál servir para cada solicitud.

Redirección de solicitudes

Las CDN dirigen a cada cliente a una réplica cercana y saludable, comúnmente devolviendo la dirección de un servidor elegido en respuesta a una búsqueda de DNS, utilizando el conocimiento de la proximidad de la red y la carga actual.

Transmisión de tasa de bits adaptativa

El video en streaming se codifica en múltiples niveles de calidad y se divide en fragmentos obtenidos a través de HTTP, con el cliente adaptando su tasa de bits solicitada al ancho de banda actual, lo que se ajusta a la entrega basada en HTTP de las CDN y se adapta a las condiciones variables de la red.

Clinical relevance

Las CDN transportan una gran parte del tráfico de Internet y son esenciales para entregar páginas web, actualizaciones de software y, especialmente, video a escala y con buen rendimiento. Reducen la latencia para usuarios de todo el mundo, protegen los servidores de origen de la sobrecarga y sustentan los servicios de transmisión que dominan el uso de Internet por parte de los consumidores, lo que hace que la distribución de contenido sea fundamental para el rendimiento de la web moderna.

History

A medida que el tráfico web aumentó a finales de la década de 1990, surgieron las redes de distribución de contenido para almacenar en caché el contenido cerca de los usuarios, siendo Akamai un ejemplo temprano e influyente. El crecimiento del video en línea hizo que las CDN y la transmisión adaptativa basada en HTTP fueran fundamentales para la entrega en Internet, y las CDN se expandieron a plataformas de borde que también ejecutan computación cerca de los usuarios.

Key figures

• Ramesh K. Sitaraman
• Erik Nygren
• James F. Kurose

Seminal works

• kurose2021
• nygren2010

Frequently asked questions

¿Cómo hace una CDN que un sitio web sea más rápido?

Una CDN almacena copias del contenido de un sitio en servidores distribuidos por todo el mundo y sirve a cada usuario desde uno cercano. Esto acorta la ruta de red, disminuyendo la latencia y la pérdida, y descarga el servidor de origen. El resultado son cargas de página más rápidas y una transmisión más fluida, especialmente para usuarios lejos del origen.

¿Cómo decide una CDN qué servidor debe atenderme?

Las CDN utilizan información sobre la proximidad de la red, la carga del servidor y la disponibilidad para elegir una réplica adecuada, y luego dirigen su solicitud a ella, comúnmente devolviendo la dirección de ese servidor cuando su dispositivo busca el nombre del sitio en DNS. El objetivo es un servidor cercano y saludable que pueda entregar el contenido rápidamente.