CDN

Was Sie über Content Delivery Networks wissen müssen

Gerald Rubant ist Experte für Daten-, Video- und Internetdienste. Als Director Sales Enterprise Business DACH bei Level 3 Communications hat er unter anderem die Verantwortung für die strategische Positionierung der Level 3 Enterprise-Services in dieser Region. Seit über 18 Jahren ist er in führenden  Vertriebspositionen in renommierten Kommunikationsunternehmen tätig und hat einen Universitätsabschluss in Wirtschaftswissenschaften.
Content Delivery Networks (CDN) stellen skalierbare Speicher- und Auslieferungskapazitäten bereit. So können Inhalte auch bei großen Lastspitzen unterbrechungsfrei ausgeliefert werden.

Ob Live-Streaming, HD-Videos on Demand oder Online-Gaming - ständig neuer Content ist für viele Nutzer ganz selbstverständlich. Zudem erwarten sie jederzeit eine optimale Anwendererfahrung: auf verschiedenen Endgeräten, an unterschiedlichen Standorten und während allen Spitzenlasten. Das spielt nicht nur im Unterhaltungssektor eine wichtige Rolle, denn das Datenvolumen steigt branchenübergreifend.

Ohne Content Delivery Networks würde das Internet im Zeitalter von Videos, 4k, HDR etc. zusammenbrechen.
Ohne Content Delivery Networks würde das Internet im Zeitalter von Videos, 4k, HDR etc. zusammenbrechen.
Foto: Kheng Guan Toh - shutterstock.com

Vor allem Unternehmen mit Händlern und Partnern weltweit müssen an mehrere Standorte große Datenmengen, zum Beispiel Produktdaten oder Online-Konfigurationen, übermitteln. Online-Händler verlieren potentielle Kunden, wenn die Inhalte auf ihrer Seite zu langsam laden. Ein Content Delivery Network übernimmt diese Aufgaben und stellt Webinhalte über ein vernetztes System von Servern bereit.

Das Content Delivery Network

CDN ist ein Netzwerk aus leistungsfähigen Servern, die Inhalte an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt zwischenspeichern. Dabei hat ein CDN zwei wesentlich Aufgaben: zum einen soll es Inhalte in kürzester Zeit bereitstellen und zum anderen den Web-Host entlasten, indem der Datenverkehr auf verschiedene Cache-Server verteilt wird. Dies liefert wichtige zusätzliche Bandbreite, nimmt die Belastung von einem zentralen Server und liefert Webinhalte an User, ohne große Entfernungen überbrücken zu müssen.

CDNs übermitteln zwei Arten von Content. Statische Inhalte, die alle User in gleicher Form erhalten, wie zum Beispiel Videoinhalte von Streaming-Diensten. Oder Dynamische Inhalte, die zunächst an den Nutzer angepasst und erst im Moment der Anfrage erstellt werden. Dazu zählen Inhalte, die über Web-Anwendungen, E-Mail oder Online-Shops erfolgen und personalisiert sind.

Vorteile von Content Delivery Networks

  1. CDNs reduzieren die Menge an Bits, die übermittelt werden müssen. Ein CDN komprimiert Webinhalte, denn kleinere Objekte zu versenden erfolgt wesentlich schneller.

  2. CDNs kombinieren mehrere Objekte zu Datenpaketen. Jede Anfrage braucht Zeit. Wenn einzeln angefragte Inhalte auch einzeln verschickt werden, dauert die Bereitstellung insgesamt länger. Daher sparen gebündelte Anfragen viel Zeit.

  3. Datenkopien werden möglichst nah am Endnutzer gespeichert. Dieser Prozess wird auch Caching oder Streaming genannt und erfolgt bei statischen Inhalten. Die komprimierten und kombinierten Daten werden an vielen Standorten als Cache gespeichert. Bei einer Anfrage übermittelt das CDN die Kopien von dem Cache-Server, der dem Ziel geografisch am nächsten ist. Durch die geringeren Entfernungen erfolgen die Datenübertragungen schneller.

  4. CDNs erstellen schnelle Routing-Pfade im Internet. Dynamische Objekte können nicht kopiert und in Cache-Servern gespeichert werden, weil jeder Nutzer eine leicht geänderte Version des Inhalts erhält. Diese müssen von einem bestimmten Host beziehungsweise vom ursprünglichen Standort übertragen werden. Daher ist deren Weg länger. Das Internet-Protokoll (Transmission Control Protocol oder TCP) ist jedoch auf Einfachheit und Vermeidung von Datenstaus ausgelegt - nicht auf Schnelligkeit. CDNs verwenden ausgeklügelte Methoden, um den TCP-Datenfluss zu optimieren und die verfügbare Bandbreite bestmöglich zu nutzen. Diese Methoden passen sich flexibel und in Echtzeit an die sich ändernden Bedingungen im Internet an, um stets den schnellsten Routing-Pfad zu nutzen. So kann die Übertragungszeit von dynamischen Webinhalten erheblich beschleunigt werden.

  5. CDN liefert Inhalte, bevor diese angefragt werden. CDNs sind dazu konzipiert, das Nutzerverhalten auf Webseiten zu analysieren. Algorithmen errechnen aus den Analyseergebnissen in Echtzeit, welcher Klick am wahrscheinlichsten als nächstes erfolgen wird. Auf dieser Basis werden Inhalte, die höchstwahrscheinlich angefragt werden, im Vorfeld an den Browser gesendet. So stehen Webinhalte bereit, bevor die Anfrage überhaupt eingegangen ist und die Ladezeit der Webseite sinkt auf ein Minimum. Das ist besonders für Online-Händler wichtig. Denn User verlassen die Seite und brechen mögliche Kaufaktionen ab, wenn die Inhalte zu langsam geladen werden. Dabei können bereits wenige Sekunden ausschlaggebend sein.

Flexibel und skalierbar

Ein CDN ist ein vernetztes System aus verteiltenCache-Servern.
Ein CDN ist ein vernetztes System aus verteiltenCache-Servern.
Foto: designer491 - shutterstock.com

CDNs bieten also entscheidende Vorteile im digitalen Zeitalter. Diese betreffen den stark ansteigenden Datenverkehr, die zunehmende Zahl an mobilen Geräten sowie neue Technologien wie 4K oder verändertes Nutzerverhalten wie Multi-Screening, bei dem ein Inhalt auf verschiedenen Endgeräten konsumiert wird.

Mit verteilten CDN-Knoten können Inhalte in direkter Anwendernähe abgerufen werden. Das verbessert die Anwendererfahrung und sorgt für reibungsloses Streaming, schnellere Downloads und kürzere Ladezeiten. Ein vernetztes System an globalen Cache-Servern gewährleistet zudem den bestmöglichen Zugriff auf Inhalte weltweit. Das ist besonders für Anbieter von Online-Gaming oder Video-Diensten mit globaler Reichweite wichtig. Ihre Kunden greifen von überall auf der Welt auf die Inhalte zu und erwarten jederzeit eine optimale Nutzererfahrung auf verschiedenen Endgeräten, an unterschiedlichen Standorten, selbst bei Spitzenlasten.

Ein weiterer Vorteil von CDNs ist die flexible Skalierbarkeit. Bandbreitenanforderungen an Unternehmen können sich innerhalb kürzester Zeit stark ändern. Ein Content Delivery Network kann sich neuen Anforderungen in Echtzeit anpassen und der Kunde zahlt nur die Bandbreite, die benötigt wird. Zudem sind CDNs vielseitig einsetzbar und zukunftsfähig. Sie können für End-to-End-Bereitstellung von Videos über Video Cloud, Full Time Channel Distribution, Website-Beschleunigung oder Over-The-Top (OTT) Content Delivery genutzt werden. Die besonders gefragten OTT-Inhalte sind mit höherem Datenvolumen verbunden und einer der Gründe für den steigenden Datenverkehr weltweit. Bei OTT werden Next-Generation-Inhalte wie Virtual Reality (VR), 4K und Video mit hohem Dynamikbereich (High Dynamic Range, HDR) und hoher Bildrate (High Frame Rate, HFR) übertragen.

Die Wahl des richtigen CDN-Anbieters

Ebenso zahlreich und unterschiedlich wie die Einsatzmöglichkeiten von CDN, ist die Vielfalt der CDN-Anbieter. Zudem hat jedes Unternehmen andere Anforderungen. Daher stehen Unternehmen vor der Herausforderung, den passenden Dienstleister für ihre Bedürfnisse zu finden.

Für Video-Streaming benötigen Unternehmen unterbrechungsfreie Datenübertragungen in höchster Qualität. Online-Shops sind auf schnelle Webseiten angewiesen, während Unternehmen, die kostenlose Software-Updates für eine Vielzahl von Nutzern bereitstellen, die Kosten im Blick haben. Ein CDN-Anbieter kann nicht immer alle Bedürfnisse abdecken. Daher sollten Unternehmen die wichtigsten Kriterien für ihre Geschäftsanforderungen festlegen, um den passenden CDN-Provider wählen zu können.

Kriterien zur Wahl eines CDN-Providers

  • Geografische Reichweite: Unternehmen sollten ihren Anbieter nach der Region ihrer Endnutzer wählen. Müssen die Inhalte global oder nur an einen bestimmten Standort verteilt werden?

  • Art des Datenverkehrs: Statische und dynamische Inhalte haben unterschiedliche Anforderungen. Eine CDN-Infrastruktur könnte mit großen Datenmengen von Videos oder Online-Spielen überlastet sein, sich aber hervorragend für dynamischen Content eignen. Dieser wird meistens für die Beschleunigung von Webseiten beim Online-Handel benötigt. Daher sollten Unternehmen darauf achten, dass die CDN-Architektur ihren Anforderungen gewachsen ist.

  • Protokoll: CDN-Provider und Unternehmen sollten zuerst testen, ob es bei Online-Inhalten mit SSL-Verschlüsselung eventuell zu Problemen kommen kann. CDNs verwenden ganz andere Strukturen, die für andere Protokolle konzipiert sind. So könnten verschlüsselte Daten das System überfordern und die Leistung einschränken.

  • Kapazität: Wenn Webinhalte jederzeit mit gleichbleibender Qualität bereitgestellt werden sollen, spielt die Kapazität eine große Rolle. Das CDN sollte skalierbar sein, um auch bei Spitzenlasten bestmögliche Datenübertragung zu gewährleisten. Video-Dienste- oder Online-Gaming-Anbieter müssen darauf besonders achten.

  • Verbindung zu Endnutzern: Ist das CDN des Anbieters auf öffentliche Internet-Austauschpunkte angewiesen, kann das bei Spitzenlasten die Leistung beeinträchtigen. Ein Anbieter, der direkte Geschäftsbeziehungen mit den lokalen Internet Service Providern (ISPs) unterhält, kann bessere Verbindungen näher am Endnutzer bieten. Daher sollten sich Unternehmen über mögliche Geschäftsbeziehungen des CDN-Providers zu ISPs informieren.

  • Service Level Agreement (SLA): Der CDN-Anbieter sollte sein SLA und seine Maßnahmen zur Behebung von eventuellen Störungen klar kommunizieren. So können Unternehmen klären, ob sich diese mit ihren Geschäftsbedürfnissen decken, bevor es zum Ernstfall kommt. Diese Vorgehensweise ist für beide Seiten von Vorteil und eliminiert Missverständnisse im Vorfeld.

Anhand dieser Kriterien können Unternehmen bereits erste CDN-Anbieter aussortieren. Im nächsten Schritt sollten sie die nötige Sicherheit für Content und Infrastruktur angehen:

  • Verschlüsselung: Das CDN kann eine entscheidende Rolle beim Schutz von Webinhalten spielen. Unternehmen müssen sich im Klaren sein, was sie von ihrem CDN-Anbieter in Puncto Sicherheit benötigen und was sie selber übernehmen wollen. Der CDN-Anbieter sollte etwa eine klassische Verschlüsselung gewährleisten, sei es nun SSL-Transport- oder Video-Verschlüsselung. Bei Lösungen für die volle digitale Rechteverwaltung (Digital Rights Management, DRM) hingegen, sollten sich Unternehmen an spezialisierte Dienstleister wenden.

  • Autorisierung: Ähnlich wie bei der Verschlüsselung, sollte der CDN-Anbieter Autorisierungen bei Anfragen verwalten. In der Regel mit an die URL angehängten Tokens oder mit Geoblocking, bei dem die Verwaltung von regional begrenzten Lizenzen auf Grundlage der IP-Adressen der Endnutzer erfolgt. Im Gegensatz dazu sollten Benutzerauthentifizierung und -berechtigung erfolgen, bevor die Inhalte das CDN erreichen.

  • Unternehmensinfrastruktur: Einen Schutz der Infrastruktur sollte der CDN-Provider definitiv bieten. Unternehmen sollten daher nach den Optionen zum Schutz ihrer Unternehmensdaten fragen. Wie soll die Infrastruktur vor DDoS-Attacken oder Angreifern geschützt werden, die Inhalte und Kundendaten stehlen oder einen Schaden durch Serviceunterbrechungen erzielen wollen?

Neben der Sicherheit sind die Kosten bei der Wahl eines CDN-Anbieters ausschlaggebend. Um Provider besser vergleichen zu können, ist es hilfreich zu verstehen, wie sich die Kosten für ein CDN zusammensetzen:

  • Bereitstellung: Den größten Teil der Kosten macht die Bereitstellung der Daten aus. Sie wird anhand des Datenvolumens in Gigabyte (GB) oder des Datenverkehr-Levels gemessen. Für die meisten CDN-Kunden eignet sich das GB-Modell besser, da die Bereitstellung bei Spitzenlasten keinen Einfluss auf den Unternehmenserfolg nimmt.

  • Speicherung: Die Datenkopien in den Cache-Servern des CDN-Anbieters sind ein weiterer Kostenfaktor. Unternehmen müssen hier unbedingt auf eventuelle Zusatzkosten aufgrund von ein- oder ausgehender Bandbreite achten.

  • Service und Support: In der Regel sind Standard-Support und SLAs nicht mit zusätzlichen Kosten verbunden. Seit Kurzem berechnen jedoch immer mehr Provider selbst den Basis-Support. Erweiterte Integrationsdienste und SLAs können durchaus nützlich sein - vorausgesetzt, sie decken sich mit den Bedürfnissen des Unternehmens und bieten einen echten Mehrwert.

  • Zusatzleistungen: Je nach CDN-Provider können dieselben Leistungen kostenpflichtig oder kostenfrei zur Verfügung stehen. Unternehmen müssen mit dem Anbieter genau abklären, welche Dienste inklusive sind.

Content Delivery Networks kombinieren

Während einige Unternehmen ihre eigenen CDNs nutzen, ist dies zum Beispiel für kleinere Online-Shops zu kostspielig. Hier empfiehlt es sich, das CDN-Management an einen externen Dienstleister auszulagern. Dieser liefert die entsprechende Kapazität und ist kosteneffizienter, weil die Bandbreite an die tatsächliche Nutzung angepasst wird. Sich auf einen einzigen CDN-Anbieter festzulegen, kann bei der aktuellen Geschäftslage sinnvoll erscheinen.
Die Situation kann sich jedoch mit der Zeit ändern. Zum Beispiel könnte das Datenvolumen dramatisch steigen, das Unternehmen neue Märkte erschließen oder neue Services einführen. Veränderte Bedingungen können ganz andere Bedürfnisse kreieren, denen der Provider vielleicht nicht mehr gerecht werden kann. Mit einem zweiten CDN-Anbieter profitieren Unternehmen von den jeweiligen Stärken der Netzwerke und erhalten so mehr Redundanz und verbesserte Bereitstellung von Inhalten. Ferner sollten Unternehmen nicht völlig von einem einzigen Provider abhängig sein, damit der Wechsel oder die Einführung eines weiteren CDNs nicht mit Mehraufwand und Unkosten einhergeht. Ein CDN, das grundsätzlich die Anbindung von verschiedenen Anbietern erlaubt, ist auf lange Sicht die sinnvollere Wahl.

Content Delivery Networks können den Erfolg von Unternehmen entscheidend beeinflussen und werden künftig eine noch größere Rolle spielen. Das sich verändernde Nutzerverhalten, neue Technologien, IoT und Industrie 4.0 steigern nicht nur das Datenvolumen, sondern auch den Bedarf an CDNs. Die Vielfalt und Vielzahl der CDN-Anbieter bieten Unternehmen zahlreiche Möglichkeiten, stellen sie aber gleichzeitig vor die Herausforderung, den richtigen Provider für ihre Geschäftsanforderungen zu finden.

CDN-Anbieter (die Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit)

3Q Stream Delivery Network
Akamai
Amazon CloudFront
Cloudflare
Coral
Google Cloud CDN
keycdn
Level 3 Communications
Limelight Networks
Microsoft Azure
NTT Communications
plista
plusserver
Warpcache
waveCDN