CDN 是什麼？運作原理一次看懂！

CDN 是什麼？

CDN 是 Content Delivery Network 的縮寫，中文翻譯為「內容傳遞網路」，為多個分散在不同地理位置的代理伺服器（Proxy Servers）與其資料中心，透過網際網路連接而成的網路系統（Networks）。

這樣的架構可以加快網路傳輸內容的速度，例如線上遊戲中的畫面或影音串流的檔案載入時間縮短。雖然網際網路讓資料傳輸無遠弗屆，但資料傳輸的速度會受地理位置之間的距離影響。

想像一下，你在 YouTube 網站點選其中一個影片檔案後，YouTube 的資料中心就會開始叫出該影片內容，藉由網際網路將內容傳送到你的裝置上。YouTube 的資料中心離你越遠，傳送影片內容所需要的時間就越長，出現延遲問題。而 CDN 在這時就可以派上用場，有效減少延遲，提升使用者體驗。下一段會進一步介紹運作原理，方便大家更了解什麼是 CDN。

   CDN 運作原理與 CDN 架構

在 CDN 架構中，除了原本存放程式碼與數據資料，執行核心運算的伺服器以外，會另外在建立代理伺服器，遍佈於全球各地。並利用快取的方式，將內容儲存在代理伺服器上，也因此 CDN 中的代理伺服器也叫做快取伺服器。

收到使用者存取內容的請求之後，再從離使用者地理位置最近的快取伺服器將資料傳送至使用者。如此一來，資料實際傳輸的物理距離縮短，載入的速度就也就跟著縮短了。

【未使用 CDN 與使用 CDN 比較示意圖 】

這些用來暫存內容的快取伺服器通常稱為節點（Points of Presence，POPs），CDN 架構中節點越多、分佈越廣，越能夠幫實際使用者加速網站與內容的載入。

晟崴小知識：快取（Cache）是一種臨時儲存資料的技術。當使用者造訪一個網站時，過去曾經存取的資料會被下載下來，存在使用者的裝置上。下一次造訪該網站時，就無需重新從網站的伺服器下載，直接載入已存在裝置上的資料即可。而在 CDN 架構中，這些資料被存在快取伺服器，收到存取請求之後，就即時從最近的節點傳送資料。

CDN 架構組成

一般來說，CDN 架構中包含了以下元件：

• 源伺服器（Origin Servers）：存放原始內容的伺服器，使用者的存取請求即針對源伺服器中儲存的內容。

• 快取伺服器（Cache Servers）：暫時儲存源伺服器的複本，數量眾多、分布在不同地點，以就近傳遞內容給使用者，減少延遲並加快網站速度。

• 分發伺服器（Distribution Servers）：負責將內容傳送至快取伺服器，確保內容在不同區域可有效存取。

• 域名系統（Domain Name System，DNS） ：主要將域名轉換為 IP 位址，以便使用者的設備能夠找到對應的伺服器並建立連線。

CDN 傳遞的內容種類

CDN 實際上可以傳送什麼樣的內容呢？CDN 技術從 1990 年代末發展至今不斷革新，從最初的靜態內容傳遞到動態內容加速，都可以藉由 CDN 達成。無論是 HTML 頁面、JavaScript 檔案、樣式表、影像、圖片、文字、由於頁面內容改變而出現的指令碼等皆可透過儲存在 CDN 快取伺服器，加快載入速度。

• 靜態（Static Content）：指儲存在伺服器中不會改變的資料，每次傳遞給使用者時都保持一樣的內容，例如網站中的 HTML 檔案和圖像即為不會改變的靜態內容。可將靜態內容想像成報紙：報紙一旦印刷發行後，所有讀者拿起該報紙，都會看到相同的文章和照片，無論當天有沒有其他突發新聞。 

• 圖片（.jpg、.png 等格式）

• CSS 樣式表

• JavaScript 

• 靜態 HTML 頁面

• 影音檔案

• 動態（Dynamic Content）：而相對來說，動態內容則是指會因為使用者存取網站資料當下的情況有所變化的檔案，像是造訪網站的時間、位置和裝置等等。不同的存取請求，會讓使用者訪問到不同的資料。比方說網頁中的個人化廣告，會因為使用者過去瀏覽紀錄或即時瀏覽行為等，出現不同的商品。

• 實時生成的 HTML 頁面

• API 回應（JSON、XML 等）

• 個人化內容

• 實時數據（例如股票價格、天氣狀況等）

• 直播影片

CDN 跟主機伺服器一樣嗎？

儘管 CDN 與網頁主機伺服器（或稱 Web 伺服器）有類似功能，都可以傳送資料給使用者，在現代的網路架構中，兩者也密不可分，但 CDN 和 Web 伺服器並不相同，CDN 也無法取代 Web 伺服器。

• 主機伺服器：存放一個網站或服務所需要的資料與檔案，並且由主機伺服器負責進行運算。主機伺服器在單一地點在於儲存、處理、管理網站或服務的核心內容，提供原始內容讓 CDN 可以迅速傳遞。

• CDN：分布於全球不同位置，提供暫時儲存部分資料的地方，減少與使用者之間的物理距離，加快資料傳輸速度。

 使用 CDN 有哪些好處？

CDN 可以在多個方面支援源伺服器，提升 IT 基礎架構的性能：

1. 提升使用者體驗：縮短網站或服務載入時間，讓減少使用者因不耐而跳出網站或服務的情況。

2. 調節源伺服器負載量：CDN 也會依照源伺服器的負載情況判斷，選擇最佳的分流方式，減輕源伺服器的工作量。

3. 降低頻寬成本：調節負載平衡的同時，也可以降低源伺服器維護成本。因為每個傳入源伺服器的存取請求都會消耗網路頻寬。使用 CDN 之後，進到源伺服器的請求量減少，源伺服器提供給使用者的資料諒減少，網站擁有者的託管源伺服器的成本也就跟著減少。

4. 提高安全性：CDN 也可以應用在 DDoS 攻擊防禦上，調節負載以緩解流量高峰問題。

 CDN 用途有哪些？

對使用者遍佈全球、高流量的網站或服務來說，CDN 可以提升網站的可用性，讓內容載入加快，提升服務品質。在實務上，可應用於以下場景：

• 企業網站：網站加速減少延遲並加速靜態資源（如圖片、CSS、JS）的傳遞，提升使用者體驗。

• 影音直播：媒體內容傳輸加速，CDN 可將影音內容分發到多個節點，讓觀眾無論身處何地，都能在低延遲和高穩定性的情況下，觀看直播影片。

• 遊戲開發營運：讓玩家分批下載大型遊戲安裝程式或更新檔案，避免集中流量導致伺服器過載，同時也可降低線上遊戲的延遲問題，提升遊玩體驗。

• 電商網站：提供快速載入的商品頁面和結帳流程，減少消費者因為購物車載入過慢而棄單的情況，並在高峰流量時維持網站穩定運作。

• 軟體更新：為操作系統、應用程式或設備提供快速且可靠的更新檔案傳遞方式，提升使用者更新版本的效率與意願。

開始導入CDN 的 6 個注意事項

選擇 CDN 服務商、開始為自己的網站部署 CDN 之前，企業可以根據自己的 IT 架構、營運需求以及 IT 預算，考量以下要點：

1. CDN 節點數量與分佈位置：自己的使用者多在哪一區、CDN 服務商的節點覆蓋於哪一區等地理位置考量。

2. CDN 節點安全性措施：是否具有資料加密、防火牆、源伺服器保護等安全性功能。

3. 快取資料到期時間：具有時效性的內容，設置快取的到期時間非常重要。到期時間不宜過長或過短。過長可能導致內容不再是最新的，過短則可能導致頻繁從源伺服器重新加載內容到 CDN。

4. CDN 故障備援：需要考慮網站或應用程式在 CDN 故障時的應對方案。如果 CDN 暫時中斷，企業如何可以即時檢測問題。規劃故障解決方法，例如使用者可以先利用已經快取在使用者的裝置上的資料，或讓使用者直接對源伺服器送出存取請求。

5. 部署 CDN：可能需要針對不同內容，部署獨立的 CDN，考慮版本管理和加載優化。

6. 路由與版本管理：在部署新版本時，可使用不同的 CDN 實例來支援舊版與新版內容，並透過快取控制和區域限制來提升資源管理的靈活性與安全性。

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