计算机网络学习（九）——CDN

一、CDN

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）是一种通过分布式节点将内容更高效地传递给用户的技术架构，广泛应用于加速网站、视频、下载、直播等业务。

CDN 是把内容放到离用户最近的“高速公路入口”，提升访问体验、减轻源站压力，是现代互联网基础设施的关键一环。

特点：

优势	说明
⚡ 加速访问	靠近用户节点响应，减少 RTT（往返时延）与网络跳数
安全防护	可提供抗 DDoS、WAF、防盗链、限速等安全功能
全球覆盖	为海外用户加速访问国内内容，或反之
降低源站压力	大量请求由边缘节点处理，源站负载降低
⏳ 提高可用性	多节点容灾切换，不易宕机影响整体服务
节省带宽成本	内容分发在节点完成，主站带宽需求减少

二、CDN 的工作原理

CDN 在全球部署了大量的缓存服务器（边缘节点），用户访问内容时，不直接请求源站，而是由最近的 CDN 边缘节点响应请求。

下面是用户访问 CDN 内容时的基本流程：

1. 用户发起请求：

   • 比如访问 https://example.com/image.jpg

2. DNS 重定向至 CDN 节点：

   • 用户请求首先经过 DNS 查询；
   • CDN 网络通过智能 DNS 或 Anycast 技术将请求定向到最合适的边缘节点（通常是最近的）。

3. CDN 边缘节点处理请求：

   • 如果该节点已有缓存内容（命中缓存）→ 直接响应用户；

   • 如果无缓存（未命中缓存）：

     • 向上级节点或源站请求原始内容
     • 获取后缓存内容，并将其返回给用户

4. 用户获取内容：

   • 内容传输可能使用 HTTP/HTTPS、QUIC、HTTP/2、TLS 等协议加速。

三、CDN 的结构图示

                   ┌──────────────┐
                   │   源站服务器  │
                   └─────┬────────┘
                         │
        ┌────────────────┼─────────────────┐
        ↓                                  ↓
 ┌──────────────┐                 ┌────────────────┐
 │ CDN 边缘节点1 │  ←←← DNS →→→    │ CDN 边缘节点2   │
 └──────┬───────┘                 └────────┬───────┘
        │                                  │
      用户 A                              用户 B
（访问最近节点）                       （访问最近节点）

四、CDN 的关键技术

组件	说明
边缘节点缓存	缓存 HTML、JS、CSS、图片、音视频、文件等静态内容
智能调度系统	根据 IP、DNS、BGP、地域等，选择最近、最优的节点响应用户
回源机制	节点无内容时请求源站，支持防盗链、带签名回源等
负载均衡	节点内部或节点间自动分担流量，防止过载
HTTPS 支持	支持 SSL/TLS 加密传输，支持 SNI、多证书等
访问日志分析	实时采集、分析访问数据，辅助优化内容和结构

五、CDN 的加速策略

策略	说明
内容缓存	将静态和动态内容存储在边缘节点，减少对源服务器的请求，显著加快内容加载速度
负载均衡	将用户请求分配到最优的边缘节点，优化请求分发，减少响应时间
路由优化	通过选择最短传输路径和使用 Anycast 技术，减少网络跳数和延迟
协议优化	采用 HTTP/2 和 HTTP/3 等现代协议，提高传输效率，减少连接时间和队头阻塞
压缩技术	通过压缩内容和优化图像格式，减小数据量，提升加载速度
安全加速	提供 DDoS 防护、WAF 和 SSL/TLS 加速，增强网站安全性并加速内容传输

六、应用场景

场景	说明
静态网站加速	HTML、图片、CSS、JS 加速
视频/音频分发	点播、直播内容加速
大文件下载	游戏更新包、安装包分发
电商秒杀活动	缓存热点商品详情页，缓解高并发冲击
海外访问加速	为跨境电商或海外用户提供低延迟服务
API 加速	对一些幂等型接口进行边缘缓存，提高响应速度