Wie funktioniert ein Content Delivery Network (CDN)?
Ein Content Delivery Network beschleunigt Webseiten, indem es Inhalte auf Servern in der Nähe der Nutzer bereitstellt. Wir erklären verständlich, wie ein CDN aufgebaut ist und arbeitet.
Wer eine Webseite aus dem Ausland aufruft, wundert sich manchmal, dass die Inhalte trotz großer Entfernung erstaunlich schnell erscheinen. Möglich macht das in vielen Fällen ein Content Delivery Network, kurz CDN. Diese Technik sorgt im Hintergrund dafür, dass Bilder, Videos, Skripte und ganze Webseiten möglichst nah am Nutzer ausgeliefert werden. In diesem Ratgeber erklären wir verständlich, wie ein Content Delivery Network funktioniert, welche Bestandteile dazugehören und warum die meisten großen Online-Dienste darauf setzen.
Was ist ein Content Delivery Network?
Ein Content Delivery Network ist ein Verbund aus vielen Servern, die über die ganze Welt verteilt stehen. Diese Server speichern Kopien von Webinhalten und stellen sie den Besuchern einer Webseite bereit. Statt dass jede Anfrage zum ursprünglichen Server des Webseitenbetreibers reist, der vielleicht in einem anderen Land oder gar auf einem anderen Kontinent steht, übernimmt ein in der Nähe gelegener CDN-Server die Auslieferung.
Der ursprüngliche Server, auf dem die Webseite tatsächlich gepflegt wird, heißt Ursprungsserver oder im Englischen Origin Server. Die verteilten Server des CDN werden als Edge-Server bezeichnet, weil sie am Rand des Netzwerks und damit nah an den Nutzern stehen. Der Begriff Edge bedeutet auf Deutsch schlicht Rand oder Kante.
Warum überhaupt ein CDN? Das Problem der Entfernung
Daten im Internet bewegen sich zwar mit nahezu Lichtgeschwindigkeit, doch auch das hat seine Grenzen. Je weiter ein Server entfernt ist, desto länger dauert es, bis eine Anfrage ankommt und die Antwort zurückkehrt. Diese Verzögerung nennt man Latenz. Bei einer einzelnen kleinen Datei fällt das kaum auf, doch eine moderne Webseite besteht aus Dutzenden oder Hunderten Einzelelementen.
Hinzu kommt die Belastung des Ursprungsservers. Wenn Tausende Besucher gleichzeitig dieselbe Seite aufrufen, kann ein einzelner Server schnell überlastet sein. Ein CDN löst beide Probleme zugleich: Es verkürzt die Wege und verteilt die Last auf viele Maschinen.
Wie ein CDN technisch arbeitet
Das Grundprinzip ist überraschend einfach. Wenn ein Nutzer eine Webseite aufruft, leitet das CDN die Anfrage an den geografisch nächstgelegenen Edge-Server weiter. Dieser prüft, ob er die angeforderten Inhalte bereits gespeichert hat. Ist das der Fall, liefert er sie sofort aus. Diesen Vorgang nennt man einen Cache-Treffer (Cache Hit).
Hat der Edge-Server die Inhalte noch nicht, holt er sie einmalig vom Ursprungsserver, speichert eine Kopie zwischen und liefert sie an den Nutzer aus. Das nennt man Cache-Fehlschlag (Cache Miss). Beim nächsten Besucher in derselben Region liegt der Inhalt dann bereits bereit. Auf diese Weise füllt sich das Netzwerk nach und nach mit den am häufigsten nachgefragten Daten.
Welche Inhalte ein CDN ausliefert
Grundsätzlich unterscheidet man zwischen statischen und dynamischen Inhalten. Statische Inhalte ändern sich selten und eignen sich besonders gut für die Zwischenspeicherung:
- Bilder, Grafiken und Logos
- Videos und Audiodateien
- Stylesheets (CSS) und Skripte (JavaScript)
- Schriftarten und herunterladbare Dokumente
Dynamische Inhalte wie persönliche Nutzerkonten oder aktuelle Warenkörbe in einem Onlineshop lassen sich nicht so einfach zwischenspeichern, weil sie für jeden Besucher anders aussehen. Moderne CDNs bieten dafür spezielle Verfahren an, etwa eine optimierte Weiterleitung dynamischer Anfragen über schnelle Netzwerkwege.
Die Rolle des DNS bei der Serverwahl
Eine zentrale Frage ist, wie das System überhaupt erkennt, welcher Server der nächstgelegene ist. Hier kommt das Domain Name System (DNS) ins Spiel, das im Internet als eine Art Adressbuch dient. Wenn ein Browser eine Adresse aufruft, fragt er beim DNS nach der zugehörigen Serveradresse. Ein CDN nutzt diesen Schritt, um anhand des Standorts der Anfrage einen passenden Edge-Server zurückzugeben.
Einige Anbieter setzen zusätzlich auf das sogenannte Anycast-Verfahren. Dabei teilen sich mehrere Server weltweit dieselbe Adresse, und das Netzwerk leitet jede Anfrage automatisch zum nächstgelegenen verfügbaren Standort. Der Nutzer bemerkt von alldem nichts, profitiert aber von der schnellen Antwort.
Weitere Vorteile eines CDN
Geschwindigkeit ist der bekannteste, aber längst nicht der einzige Vorteil. Ein Content Delivery Network bietet eine ganze Reihe weiterer Funktionen:
- Ausfallsicherheit: Fällt ein Edge-Server aus, übernimmt ein anderer Standort, sodass die Webseite erreichbar bleibt.
- Lastverteilung: Hohe Besucherzahlen werden auf viele Server verteilt, was Überlastungen vorbeugt.
- Schutz vor Angriffen: Viele CDNs können sogenannte DDoS-Angriffe abfangen, bei denen Server mit Anfragen überflutet werden.
- Verschlüsselung: Edge-Server übernehmen oft die sichere Verschlüsselung der Verbindung über HTTPS.
Wann sich ein CDN lohnt
Für kleine, rein regionale Webseiten mit wenigen Besuchern ist ein CDN nicht zwingend nötig. Sobald jedoch ein internationales Publikum erreicht werden soll, viele große Mediendateien ausgeliefert werden oder die Ladezeit geschäftskritisch ist, bringt die Technik spürbare Vorteile. Onlineshops, Nachrichtenportale, Streaming-Dienste und Software-Anbieter setzen daher fast durchgängig auf ein Content Delivery Network.
Auch für die Suchmaschinenplatzierung spielt die Ladezeit eine Rolle, da schnelle Seiten von Suchmaschinen tendenziell bevorzugt werden. Ein CDN kann hier indirekt helfen, ersetzt aber keine guten Inhalte.
Fazit
Ein Content Delivery Network ist ein cleverer Verbund weltweit verteilter Server, der Webinhalte möglichst nah am Nutzer bereithält. Durch das Zwischenspeichern auf Edge-Servern, die intelligente Serverwahl über das DNS und die Verteilung der Last lädt eine Webseite schneller, bleibt zuverlässiger erreichbar und ist besser gegen Angriffe geschützt. Wer ein internationales oder stark frequentiertes Online-Angebot betreibt, kommt an dieser Technik kaum vorbei.
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