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Wie CDN die Bereitstellung von dynamischen Inhalten beschleunigt

Die gängige Meinung ist, CDN sei ideal für die schnelle Bereitstellung statischer Inhalte und nicht sehr hilfreich für die Beschleunigung dynamischer Anwendungen.

CDN sorgt dafür, dass Web-Ressourcen vor allem durch Caching schneller laufen. Die Inhalte werden auf Cache-Servern gespeichert, die den Nutzern am nächsten sind, und nachfolgende Anfragen gehen nicht mehr an die Quelle, sondern holen die Informationen von den nächstgelegenen Präsenzpunkten ab.

Dynamische Inhalte sind für jeden Nutzer einzigartig und können nicht zwischengespeichert werden. Man kann die Lieferung also auch nicht beschleunigen?

Eigentlich, wenn ein CDN bestimmte Funktionen unterstützt, ist es durchaus in der Lage, auch dynamische Inhalte zu beschleunigen. G-Core Labs CDN verfügt über alles erforderliche dafür.

Wir erzählen über 8 Technologien, die uns helfen, dynamische Inhalte genauso schnell wie statische Inhalte bereitzustellen.

1. Ausgezeichnete Konnektivität

Die schnelle Bereitstellung von Inhalten hängt weitgehend von der Netzkonnektivität ab.

Je mehr Peering-Partner ein CDN hat, desto besser ist die Konnektivität und desto kürzer kann der Weg von der Quelle zum Nutzer sein. Und je kürzer der Weg ist, desto schneller werden die Daten geliefert.

Der Weg von der Quelle zum Nutzer

Wir haben über 6.000 Peering-Partner. So können wir die beste Route erstellen und die Informationen so schnell wie möglich von der Quelle zum Nutzer bringen.

2. HTTP/2-Unterstützung

HTTP/2 ist die neueste Version des HTTP-Protokolls. Sie wurde 2015 veröffentlicht.

Mit dieser Version lässt sich die Bereitstellung von Inhalten erheblich beschleunigen—hauptsächlich durch Multiplexing, d. h. die Übertragung mehrerer Datenströme über denselben Kanal.

Um Informationen zu senden, muss HTTP zunächst eine TCP-Verbindung aufbauen. Dies erfordert einen „dreifachen Handschlag“:

  1. Der Absender sendet eine Anfrage zum Aufbau einer Verbindung—eine SYN-Nachricht und die Ordnungsnummer des übertragenen Bytes.
  2. Der Empfänger antwortet mit einer SYN-Nachricht, bestätigt den Empfang der Daten mit einer ACK-Nachricht und sendet die Nummer des als nächstes zu empfangenden Bytes.
  3. Der Absender bestätigt ebenfalls, dass er die Information erhalten hat und sendet die Nummer des nächsten zu empfangenden Bytes.

Erst nach diesen drei Schritten gilt die Verbindung als hergestellt.

TCP-Verbindung

In früheren Versionen von HTTP wurde für jedes Element (jаvascript, CSS, Bilder usw.) eine eigene TCP-Verbindung geöffnet. Jedes Mal musste der „dreifache Handschlag“ durchgeführt werden, was die Zustellung erheblich verlangsamte.

Bei HTTP/2 wird für all diese Daten eine einzige TCP-Verbindung aufgebaut. Gleichzeitig können verschiedene Arten von Informationen parallel abgegeben werden. Das spart viel Zeit bei der Übertragung von Inhalten.

Datenübertragung über HTTP 1.1 und über HTTP/2

Wie HTTP/2 sonst noch hilft, die Zustellung zu beschleunigen:

  • Es handelt sich um ein binäres Protokoll. Die Verwendung eines Binärformats anstelle eines Textformats erleichtert die Ausführung von Befehlen erheblich. Solche Protokolle haben weniger Fehler, eine geringere Netzwerkauslastung und folglich geringere Latenzzeiten.
  • Es ist in der Lage, Kopfzeilen zu komprimieren. Eine Kopfzeile ist ebenfalls eine Information. Und je mehr Daten übertragen werden, desto langsamer erreichen sie den Nutzer. HTTP/2 komprimiert die Kopfzeilen mit dem Huffman-Algorithmus und lässt die sich wiederholenden Kopfzeilen weg.
  • Eine Priorisierung der Anfragen ist möglich. Bestimmte Informationen können vorrangig behandelt werden, so dass sie zuerst angezeigt werden und schneller abrufbar sind. Die erste Priorität kann den wichtigsten Elementen der Seite gegeben werden, die dem Benutzer zuerst angezeigt werden sollen.
  • Server-Push-Funktion. Damit können Sie vorhersagen, welche Daten der Client benötigt, und diese senden, bevor die Anfrage eingeht. Dadurch werden die Downloadzeiten verkürzt, die Anzahl der Anfragen verringert und somit die Belastung der Quelle reduziert.

Wir kümmern uns nicht nur um die Geschwindigkeit der Lieferung, sondern auch um die Sicherheit. Unser CDN bietet eine erzwungene Umleitung zu HTTPS. Sie können diese Funktion in der Systemsteuerung in den Einstellungen der Ressource aktivieren.

Das heißt, selbst wenn die HTTPS-Übertragung an der Quelle nicht konfiguriert ist, können Sie Inhalte über unser Netz sicher übertragen.

Sie können Ihre eigenen SSL-Zertifikate verwenden. Oder Sie können ein kostenloses Let’s Encrypt-Zertifikat von uns erhalten.

Und dank der Verwendung von HTTP/2 und TLS 1.3 verlangsamt eine sichere Verbindung die Bereitstellung von Inhalten nicht. Ihre Webanwendung wird schnell und sicher funktionieren.

3. WebSocket-Unterstützung

WebSocket ist ein unabhängiges TCP-basiertes Protokoll. Sie können Nachrichten zwischen Client und Server in Echtzeit senden und empfangen.

Der grundlegende Unterschied zu HTTP besteht darin, dass der Client nicht jedes Mal eine Anfrage an den Server senden muss, um Informationen zu erhalten.

Nehmen wir als Beispiel einen Chatroom. Damit der Client weiß, dass er eine neue Nachricht erhalten hat, muss der Browser in regelmäßigen Abständen Anfragen an den Server senden, um herauszufinden, ob es neue Informationen gibt.

Die Nachteile dieses Ansatzes:

  • Die Zahl der Anfragen an den Server steigt. Dies führt zu einem Anstieg der Last und einer Verringerung der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Anfragen.
  • Die Daten werden langsamer aktualisiert. Da der Browser in regelmäßigen Abständen Anfragen sendet, kann es sein, dass er nicht sofort eine neue Nachricht an den Client sendet. Dies führt zu Verzögerungen bei der Bereitstellung von Inhalten.

WebSocket stellt aber eine permanente Verbindung her. Und wenn eine neue Nachricht eintrifft, sendet der Server sie sofort an den Client.

HTTP vs WebSocket

Dies verringert die Anzahl der Anfragen und erhöht die Geschwindigkeit der Datenlieferung.

Wenn Sie häufig wechselnde dynamische Inhalte (Chat-Nachrichten, Push-Benachrichtigungen und andere Daten, die ständig auf der Website aktualisiert werden) schnell bereitstellen möchten, kommen Sie ohne WebSocket nicht aus.

Das Protokoll, das für die Datenübertragung verwendet werden soll, kann in der Systemsteuerung unseres CDN ausgewählt werden.

4. Verwendung von IPv6

IPv6 ist eine modernere Version des IP-Protokolls. Es wurde hauptsächlich entwickelt, um das Problem des Mangels an IP-Adressen zu lösen. Während IPv4 ein 32-Bit-System zur Erstellung einer Adresse verwendet, nutzt IPv6 ein 128-Bit-System.

Eine IPv6-Adresse besteht aus acht 16-Bit-Blöcken, die durch einen Doppelpunkt getrennt sind. Und die Gesamtzahl der IP-Adressen, die erstellt werden können, beträgt 2128 — das sind mehr als 300 Millionen Adressen pro Einwohner des Planeten. Das sollte für jedes Gerät ausreichen.

Neben der Aufzeichnung von IP-Adressen wurde das Protokoll aktualisiert, um die Informationsübertragung effizienter zu gestalten.

Die Belastung der Netzausrüstung wird reduziert. Diese Version des Protokolls verwendet kein NAT, eine Technologie zur Umwandlung privater Adressen in öffentliche Adressen.

NAT wurde bei IPv4 wegen des Problems der Adressenknappheit benötigt. Innerhalb eines LAN hatte jedes Gerät eine private IP-Adresse, die für den lokalen Datenaustausch, z.B. zwischen Geräten innerhalb eines Unternehmens, verwendet wurde. Um jedoch mit anderen Ressourcen über das globale Internet kommunizieren zu können, war eine öffentliche, gemeinsame Adresse erforderlich.

NAT wandelt die private Adresse in eine öffentliche Adresse um, ein Vorgang, der als Übertragung bezeichnet wird. Die Übertragung musste nicht nur Adressen umwandeln, sie musste auch Informationen über die hergestellten Verbindungen speichern. Dadurch wurde die Hardware stärker belastet, und bei Spitzenbelastungen kam es zu Geschwindigkeitseinbrüchen.

Bei IPv6 entfällt die Übertragung, und es müssen keine Verbindungsinformationen gespeichert werden, so dass die Geräte weniger belastet werden und die Geschwindigkeit stabil bleibt.

Einfachere Paketkopfzeilen. In der neuen Version wurden unwesentliche Elemente aus ihnen entfernt. Dies vereinfachte die Verarbeitung, entlastete die Router und reduzierte insgesamt die zu übertragende Datenmenge.

Schnelleres Routing. Die Struktur der IPv6-Adresse ist so aufgebaut, dass Router auf jeder Ebene eines Netzes (große Provider, Subnetze, Netze von Organisationen) nicht die gesamte Adresse, sondern nur einen Teil davon verarbeiten. Dies reduziert die Größe der Routing-Tabelle und damit die Verarbeitungszeit.

Identifiziert verzögerungsempfindliche Pakete und überträgt sie in erster Linie. Die QoS-Funktion (Quality of Service) macht dies möglich. Dabei handelt es sich um eine spezielle Technologie, die die Art des Datenvolumens erkennen und ihm auf dieser Grundlage Vorrang einräumen kann.

Es hat sich gezeigt, dass IPv6 in vielerlei Hinsicht effizienter ist als IPv4, da es Daten schneller überträgt. Aber dafür müssen Sie Ihre Infrastruktur erheblich aufrüsten, um dieses Ziel zu erreichen.

Wenn Sie jedoch mit unserem CDN verbunden sind, ist dies nicht erforderlich. Wir verwenden IPv6 für die Zustellung, auch wenn Ihre Hardware noch nicht auf dieses Protokoll umgestellt ist.

Dynamische Inhalte werden schnell bereitgestellt, und Sie verschwenden keine Ressourcen für Upgrades.

5. Fliegende Komprimierung

Je leichter der Inhalt ist, desto schneller wird er den Nutzern zur Verfügung gestellt. Aber es ist auch keine gute Idee, wichtige Elemente der Größe wegen zu opfern.

Durch den Einsatz moderner Komprimierungsalgorithmen wird dieses Problem gelöst: Gzip, Brotli und WebP.

Gzip ist für die Komprimierung von Textinhalten vorgesehen. Der findet in Dateien identische Zeilen und führt sie zusammen. Dadurch wird die Datenmenge um 60–70% reduziert.

Brotli reduziert die Größe von beliebigen Inhalten. Er komprimiert Inhalte mithilfe eines Wörterbuchs mit über 100.000 der gängigsten Elemente im Web, das bereits im Browser des Nutzers integriert ist. Der Algorithmus findet diese Elemente im Datenstrom, extrahiert die eindeutigen Fragmente und ruft nur diese ab, während die nicht eindeutigen Elemente aus dem Wörterbuch hinzugefügt werden. Brotli ist 20–25% effizienter als Gzip.

WebP ist ein neuer Algorithmus zur Bildkomprimierung. Bei der verlustfreien Bildkomprimierung ist es 26% besser als PNG und bei der verlustbehafteten Komprimierung 25–34% effizienter als JPG.

Der Hauptvorteil dieser Algorithmen besteht jedoch darin, dass sie in der Lage sind, Dateien „im laufenden Betrieb“ zu komprimieren, d.h. direkt bei der Auslieferung an die Nutzer.

Sofortige Komprimierung

Und wenn Sie unser CDN nutzen, müssen Sie auf Ihrer Seite nichts konfigurieren und programmieren. Sie laden die Dateien in ihrer ursprünglichen Form auf die Quelle hoch, und das CDN passt die Größe der Dateien an, während sie an die Nutzer geliefert werden.

6. Flexible Caching-Einstellungen

Nicht alle dynamischen Inhalte können zwischengespeichert werden. Einige Daten können für einen kurzen Zeitraum gespeichert werden, ohne dass sie ihre Bedeutung für die Nutzer verlieren.

Es ist sehr wichtig, die Zwischenspeicherung genau auf Ihre Web-Ressource abzustimmen. Und unser CDN ermöglicht Ihnen genau das.

Sie können eine beliebige Zwischenspeicherzeit einrichten oder sie ganz deaktivieren.

Caching-Einstellungen in der Systemsteuerung

Wir bieten auch eine vollständige und selektive Cache-Bereinigung für eine einzelne Datei oder eine Gruppe von Dateien. Sie kann in der Systemsteuerung oder über API eingerichtet werden.

7. Authentifizierungsfunktionen auf der Anbieterseite

Wenn Sie nur begrenzten Zugriff auf Inhalte gewähren müssen, können Sie die Authentifizierungsfunktionen in das CDN verlagern. Dadurch wird der Server entlastet, was die Geschwindigkeit erhöht.

Eine Secure Token-Option ist in unserem CDN verfügbar. Sie erstellen persönliche temporäre Links, die einen speziellen Hash-Schlüssel enthalten, und der Inhalt kann nur von Anfragen heruntergeladen werden, die diesen Schlüssel enthalten.

Dies schützt Inhalte vor unerwünschten Downloads und hilft, illegale Verbindungen und Kopien zu verhindern.

Nur diejenigen, die das Recht dazu haben, können auf die Ressource zugreifen. Und die Identitätsüberprüfung erfolgt über das CDN, wodurch Ihr Server nicht unnötig belastet wird.

8. Cloud-Speicher

Es ist nicht nur wichtig, Inhalte effizient bereitzustellen, sondern sie auch zu speichern. Nehmen Sie zum Beispiel einen Online-Shop. Um dem Kunden eine individuelle Auswahl an empfohlenen Produkten anzeigen zu können, müssen die Produktfotos zusammen mit den übrigen Daten hochgeladen werden. Die Speicherung solcher Inhalte erfordert große Mengen an Speicherplatz. Und wenn ein Kunde eine Frage stellt, müssen sie schnell die erforderlichen Dateien abrufen, eine Antwort formulieren und sie in der richtigen Form zurückgeben.

Die Speicherung von Inhalten ist eine große Belastung und ein großer Aufwand an Rechenleistung. Daher wäre es effizienter, Dateien nicht auf Ihren Servern zu hosten, sondern Objektspeicher in der Cloud zu mieten.

Im Gegensatz zu anderen Speichertypen gibt es bei der Objektspeicherung keine Hierarchie—die Dateien werden direkt abgerufen, was die Zeit, die für die Weitergabe benötigt wird, reduziert.

Wie betrifft das die CDNs? G-Core Labs verfügt über einen Objekt-Speicher, in dem Daten fast jeder Größe abgelegt, abgerufen und so schnell wie möglich bereitgestellt werden können. Der Speicher ist für die Arbeit mit dynamischen Web-Ressourcen optimiert. Er kann mit einem CDN verbunden und über ein einziges Panel gesteuert werden.

Ziehen wir Bilanz

  1. Es gibt Meinung, dass ein CDN nur die Bereitstellung statischer Inhalte beschleunigen kann und bei dynamischen Inhalten schlecht abschneidet. Eigentlich, wenn das Netzwerk bestimmte Funktionen unterstützt, ist es durchaus in der Lage, auch dynamische Inhalte zu beschleunigen. Das G-Core Labs CDN beispielsweise liefert dynamische Inhalte genauso schnell wie statische.
  2. Wir haben mehr als 6.000 Peering-Partner und eine hervorragende Konnektivität. Dies gibt uns die Möglichkeit, die beste Route für die Zustellung zu erstellen und die Daten so schnell wie möglich zu liefern.
  3. Wir verwenden das HTTP/2-Protokoll, das viel effizienter ist als frühere Versionen von HTTP. Sein Hauptvorteil besteht darin, dass er nur eine einzige TCP-Verbindung herstellt, um jede Art von Datei zu übertragen.
  4. Unser CDN unterstützt WebSocket, ein Protokoll für die Datenübertragung in Echtzeit. Wenn Sie dynamisch wechselnde Inhalte bereitstellen, kommen Sie ohne es nicht aus.
  5. Außerdem verwenden wir IPv6, das eine höhere Geschwindigkeit als IPv4 aufweist. Und Sie können diese Version auf unserem CDN auch dann nutzen, wenn Ihre Hardware noch kein IPv6 unterstützt.
  6. Wir wissen, wie man Inhalte während der Auslieferung direkt auf der CDN-Seite komprimiert, indem wir die Algorithmen Brotli, Gzip und WebP verwenden.
  7. Wir haben flexible Caching-Optionen. Und wir kümmern uns um die Sicherheit der Inhalte und können die Benutzerauthentifizierung übernehmen, um die Belastung Ihrer Ressourcen zu verringern.
  8. Zusammen mit einem CDN können Sie sich mit einem Objekt-Speicher verbinden, so dass Sie Ihre Daten nicht nur effizient bereitstellen, sondern auch speichern können.

Stellen Sie mit unserem CDN dynamische Inhalte schneller als die Konkurrenz bereit. Melden Sie sich für einen kostenlosen Tarif an oder nutzen Sie eine kostenlose Testphase für einen beliebigen Tarif, um zu sehen, wie schnell Sie sein können.

Und wenn Sie nicht wissen, welchen Tarif Sie wählen sollen, nehmen Sie eine kostenlose Beratung in Anspruch.

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