CDN技术详解

2012年电子工业出版社出版的图书
《CDN技术详解》是2012年电子工业出版社出版的图书，作者是 雷葆华。本书内容包括cdn技术的发展历程、关键技术、商业化服务现状，以及对未来的发展展望，对构成cdn系统的关键功能模块gslb、slb、cache进行了重点讲解。
内容简介
除技术原理之外，还对实现这些功能模块所涉及的一些协议和开发工具进行了讲解，希望能帮助读者了解cdn这项技术，并对cdn系统的设计和开发有一些初步的体会。
《cdn技术详解》适合从事互联网开发和运营工作的专业人士、电信运营服务从业人员，以及相关专业的高校学生。
目录
第1章 引言 1
1.1 cdn的基本概念和产生背景 2
1.2 cdn的基本工作过程 5
1.3 cdn的发展历史 8
1.4 cdn对互联网产业的价值和作用 13
第2章 cdn技术概述 16
2.1 cdn的系统架构 17
2.1.1 功能架构 17
2.1.2 部署架构 21
2.2 cdn系统分类 23
2.2.1 基于不同内容承载类型的分类 24
2.2.2 基于内容生成机制的分类和分层加速服务 27
2.3 小结 29
第3章 内容缓存工作原理及实现 32
3.1 内容缓存技术的发展背景 33
3.1.1 网站的问题和需求 33
3.1.2 cdn出现前的网站服务技术 35
3.2 cache设备的工作方式和设计要求 38
3.2.1 正向代理 39
.3.2.2 反向代理 41
3.2.3 透明代理 42
3.2.4 web cache产品实现关键要素分析 44
3.3 web cache的实现基础—基于http协议的web缓存技术 45
3.3.1 web与http 45
3.3.2 http协议工作原理 48
3.3.3 http中的cookie和session 68
3.3.4 https安全协议 74
3.3.5 http协议中的缓存技术 76
3.4 web cache技术实现关键点分析 82
3.4.1 web cache关键性能指标说明 82
3.4.2 内容存储机制 85
3.4.3 内容更新机制 86
3.4.4 web cache协议优化 90
3.4.5 web cache安全实现机制 92
3.5 开源web缓存代理软件——squid 94
第4章 集群服务与负载均衡技术97
4.1 服务器集群技术 98
4.1.1 集群的基本概念 98
4.1.2 集群的分类 99
4.1.3 集群的系统结构 101
4.1.4 cdn负载均衡集群 102
4.2 cache集群协同交互方法 103
4.2.1 icp 104
4.2.2 htcp 105
4.2.3 cache digest 106
4.2.4 cache pre-filling 106
4.2.5 carp 107
4.3 负载均衡技术的实现 108
4.3.1 负载均衡关键技术 110
4.3.2 负载均衡部署方式 115
4.3.3 服务器负载均衡 118
4.3.4链路负载均衡125
4.4 开源负载均衡软件 130
4.4.1 lvs 130
4.4.2 nginx 132
第5章 全局负载均衡工作原理及实现 134
5.1 全局负载均衡在cdn系统中的作用 135
5.2 基于dns解析的gslb实现机制 136
5.2.1 dns的产生背景 136
5.2.2 dns基本工作原理 137
5.2.3 基于dns解析的gslb工作方式 147
5.2.4 负载均衡的策略判断条件信息 150
5.2.5 开源dns服务软件——bind 153
5.3 基于dns的gslb应用部署方法 155
5.3.1 gslb应用部署时的一些基本概念 155
5.3.2 负载均衡策略 160
5.3.3 gslb部署中的关键问题 171
5.4 基于应用层协议重定向的gslb 177
5.4.1 http重定向基本原理 177
5.4.2 基于http重定向的gslb工作流程 180
5.5 基于ip路由的gslb 181
5.6 小结 184
第6章 流媒体cdn系统的组成和关键技术 189
6.1 流媒体系统工作原理概述 192
6.2 流媒体传送协议体系 195
6.2.1 rtp和rtcp 197
6.2.2 rtsp 201
6.2.3 rtmp 207
6.2.4 http streaming 216
6.2.5 mpeg-2 ts 226
6.3 流媒体业务对cdn提出的要求和挑战 228
6.3.1 流媒体加速与web加速之间的业务差异 228
6.3.2 流媒体cdn系统架构描述 230
6.3.3 小结 232
6.4 流媒体cdn系统的关键技术实现 233
6.4.1 cache的设计实现 233
6.4.2 负载均衡系统设计实现 238
6.4.3 内容分发机制设计实现 240
6.4.4 组网模式 242
6.4.5 内容文件预处理技术 243
6.4.6 防盗链机制和实现 246
第7章 动态内容加速服务的实现 250
7.1 动态内容加速技术 251
7.1.1 业务逻辑层加速技术：边缘计算 255
7.1.2数据访问层加速技术：数据库复制 257
7.1.3 用户数据层加速技术：用户数据复制 261
7.2 应用加速技术 263
7.2.1 应用加速技术概述 263
7.2.2 广域网加速技术 264
7.2.3 ssl加速技术介绍 274
第8章 cdn商业化服务现状 279
8.1 cdn产业分析 280
8.1.1 cdn产业链分析 280
8.1.2 cdn服务的价值分析 282
8.1.3 cdn服务运营方式分析 285
8.2 cdn的商业服务模式 286
8.2.1 cdn的计费方式 286
8.2.2 cdn的增值服务 289
8.2.3 cdn客户决策要点 294
8.3 典型案例分析 296
8.3.1 视频网站 296
8.3.2 门户网站 297
8.3.3 政府网站 298
8.3.4 企业网站 299
8.3.5 云计算 300
8.3.6 小结 302
8.4 典型服务商介绍 303
8.4.1 国外cdn运营商的先驱——akamai 303
8.4.2 国内运营商简介 306
第9章 cdn发展展望 309
9.1 新时代对cdn的要求 310
9.2 cdn技术发展趋势 313
9.3 cdn与云计算 315
9.3.1 云计算——第三次it革命 315
9.3.2 cdn是云计算吗 317
9.3.3 cdn与云计算技术的结合 323
9.4 cdn与p2p 325
9.4.1 p2p技术概述 325
9.4.2 p2p流量的变化趋势及优劣势分析 329
9.4.3 cdn与p2p技术的结合 334
9.5 cdn的商业服务发展趋势 337
附录a cdn试验床实施指南 341
a.1 试验床架构概述 342
a.2 基础集群环境搭建 344
a.2.1 服务器虚拟化环境部署 344
a.2.2 虚拟机管理基本操作 347
a.3 代理缓存环境搭建 349
a.3.1 apache http服务器的安装与配置 350
a.3.2 squid代理缓存服务器的安装与配置 352
a.3.3 cdn试验床代理缓存功能的演示和验证 355
a.4 边缘节点四层负载均衡 357
a.4.1 lvs负载均衡服务器的安装与配置 358
a.4.2 cdn试验床四层负载均衡功能的演示和验证 362
a.5 边缘节点七层负载均衡 364
a.5.1 bind域名服务器的安装与配置 365
a.5.2 nginx负载均衡服务器的安装与配置 368
a.5.3 cdn试验床七层负载均衡功能的演示和验证 371
a.6 多边缘节点负载均衡 373
a.6.1 apache服务器和bind服务器的配置 374
a.6.2 cdn试验床多边缘节点负载均衡功能的演示和验证 379
a.7 小结 380
参考文献 381
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序言回到顶部↑　互联网已经成为今天的生活必需品，人们利用它获取信息和资讯、
进行娱乐并相互沟通，在这背后有一个鲜为人知的幕后英雄—内容分发网络（CDN）。
CDN架设在IP网络之上，是互联网世界里的智能传送网络，连接了我们和互联网上无数色
彩缤纷的应用。
CDN的出现改变了互联网的生态面貌，促进了互联网的发展。在互联网商业化不久，
由于缺乏必要的流量管理和疏通手段，骨干带宽被迅速消耗掉，IP网络流量秩序濒于失
衡。为解决这一难题，麻省理工学院的一批顶级科学家提出了CDN解决方案，从此以后，
CDN就成为互联网的基础设施，伴随着互联网的潮起潮落而发展。CDN将内容推到网络的
边缘，为用户提供就近性的边缘服务，从而保证服务的质量和整个网络上的访问秩序，
解决了困扰内容提供商的内容“集中与分散”的两难选择，极大缓解了内容传送瓶颈。
CDN的发展促使整个互联网产业进一步分工合作，使网站和应用开发者们能够更关注于上
层应用。
时间进入2009年，云计算和移动互联网时代到来，CDN在这一背景下重新引起了各方
的关注，蓝汛和网宿公司的成功上市，标志着资本市场对CDN的认可。我们看到，在国外
很多公司的云计算服务中，CDN成为一项标准配置，而移动互联网中应用的多样性更需要
CDN的分发能力。传统的IP网络以传输中立、协议简单为信条，而互联网，特别是在移动
互联网时代，应用的丰富性要求网络能力能够随着应用不断拓展。中国电信正致力于打
造“智能管道”，而CDN技术是打造智能管道的一项关键技术，是电信运营商未来服务运
营的重要竞争力。CDN与基础IP网络联系紧密，通过与各级网络之间的配合调度，在给用
户提供优质服务的同时，也能降低骨干网的传输压力和峰谷差异。同时，基于CDN的海量
信息感知能力，还能为业务开发者提供各种用户行为分析和预测数据，创造了新的商业
模式。
中国电信从2002年开始进行CDN网络的建设，用于承载自营业务和对外服务。在这一
过程中，我们经历了很多挫折，也积累了宝贵的经验。回顾这些年的工作，深感这一领
域缺乏系统性的书籍和技术资料，使入门者的摸索过程显得更为困难。为帮助普及CDN的
服务和应用概念，推动业界的技术沟通与交流，中国电信北京研究院组织从事CDN技术研
究及相关专业技术的联合团队编写了本书，其中既有长期工作在CDN网络建设和服务一线
，对现网运营支撑有丰富经验的工程师，又有互联网战略运营和业务的专家，还有部分
从事云计算等信息技术领域研究的领军人才，这本书既是他们研究成果的智慧结晶，也
是他们分享知识和经验的平台。相信他们的研究和心得会给广大读者带来思考、启迪和
帮助。
赵慧玲
中国电信北京研究院副院长
2012年4月，北京
序言
CDN是互联网服务背后重要的支撑者，它伴随着互联网商业化的出现而出现，一直可
以看做互联网的卖水人。国内CDN产业的出现和国外基本在同一时间，但与国外不同，国
内CDN发展的第一次浪潮从2002年左右开始，当时正值ADSL宽带业务大发展（从64kb/s的
拨号、128kb/s的ISDN升级到512kb/s的ADSL），各省和地市级的运营商为填充提速后的
宽带，增强宽带的吸引力，纷纷开始提供流媒体服务，CDN作为流媒体系统的一个重要核
心组成部分开始被运营商接受和部署，并逐步在国内市场普及。通过CDN的支撑，运营商
们为用户提供了有服务质量保证的流媒体服务，有力地推动了宽带的发展，成为国内CDN
发展第一个高潮的最主要的推动者。可以说，CDN为中国第一次带宽升级起到了重要的推
动和支撑作用。
从2008年开始，3G牌照的发放和新一轮宽带提速的推进，为移动互联网和云计算时
代的到来奠定了基础条件。在这一新的发展阶段，CDN作为互联网服务的重要技术保证方
式和一种基础资源服务，再一次受到了整个业界的关注，ChinaCache和网宿公司的成功
上市，也标志着资本市场对CDN的认可。但是，客观地说，从CDN服务的普及率、服务的
附加值和产品的核心竞争力几方面看，我国的CDN产业与欧美和日韩等国相比仍有不小的
差距，整个行业还属于粗放型的发展阶段。其中一个比较重要的原因是国内这方面的人
才和技术积累比较少，相关的书籍、资料很少，特别是能够系统性地介绍CDN技术的书籍
在国内仍是一个空白。为此，我组织我们的研发团队利用业余时间编写了这本书，希望
能够帮助读者系统地了解CDN的基本原理和基础知识，掌握其中的一些关键技术，并对整
个CDN产业的发展有一个比较全面的认识，通过书籍为推动这个产业的发展尽一份绵薄之
力。
为更好地让读者理解，我们采用循序渐进的方式介绍相关知识。
第1章是引言，通过对CDN的基本概念、发展历史、作用和价值的介绍，让读者了解
为什么需要CDN，它能做什么，对CDN形成一个初步的认识。
第2章是CDN技术概述，对CDN的系统架构进行整体阐述，同时通过对CDN不同服务类
型的分类描述，让读者对CDN的技术框架有一个比较全面的了解。
第3章至第5章，从对静态网页加速技术的实现入手，分别对Web缓存、集群和负载均
衡、全局负载均衡和内容路由技术这三大关键技术的技术原理、使用方法和实现实例进
行介绍，使读者能够了解CDN技术的发展脉络，同时对CDN系统的部署从单台Cache缓存技
术到集群的实现再到整个CDN系统的分布扩展有一个全面的认识。
第6章重点介绍流媒体CDN系统的实现，通过对比流媒体加速和网页加速的区别，阐
述流媒体CDN的关键技术，在该章的最后以IPTV CDN服务系统为例，帮助读者理解相关内
容。
第7章分别对动态网页加速技术和应用交付技术进行介绍。它们分别是Web 2.0网站
加速和企业内部应用加速的关键技术。
第8章从商业应用价值角度对CDN的产业现状和商业价值进行分析。
第9章对CDN和云计算、P2P等其他相关技术的关系进行阐述，同时作为总结，对CDN
的下一步发展进行了分析和展望，提出进一步的发展方向。
本书部分内容和案例来自于我们的实践经验和成果，同时本书的编写得到了中国电
信集团北京研究院的支持，参考了大量业界的研究成果和相关技术材料，在此一并感谢
。最后，由于成稿仓促，知识水平和认识的局限，书中难免有纰漏之处，请各位专家和
读者不吝赐教。
雷葆华
.　中国电信北京研究院云计算团队总监
2012年4月，北京
媒体评论
CDN已经从为网站提供简单加速的增值服务逐步演变成互联网业
务发展的必需品，从质量、效率、安全等各个方面为网站提供全面的保障。本书不仅从
技术原理方面对CDN进行了详细的介绍，还从商业服务角度进行了剖析，是一本让网站运
维和管理者都能从中获益的好书。
宗劼
蓝汛通讯技术有限责任公司 副总裁
CDN行业在中国曾是一个很专业的小圈子，圈里的人兴致盎然、交流充分，圈外的人
却知之甚少。对整个行业来说，本书第一次如此细致地、完整地介绍了CDN的相关技术和
市场状况，是一本很值得看的专业书籍。
刘洪涛
网宿科技股份有限公司副总裁
互联网经过多年的发展，开始逐步向各个领域渗透和融合，渐渐成为人们生活不可
缺少的重要组成部分。海量用户涌入互联网，导致海量的网络购物、游戏、视频等的需
求，极大地推动了CDN技术的发展。CDN的研究，也成为科学技术领域的核心课题。本书
不仅详尽介绍了CDN的历史、关键功能、相关技术，而且细致地分析了CDN的商业模式以
及前沿技术趋势，对CDN的未来发展提出了一些前瞻性的观点和意见。本书非常适合CDN
领域相关的同行阅读，也适合对CDN感兴趣的读者进行了解。
谢大雄
中兴通讯股份有限公司执行副总裁
据预测，2013年，互联网承载的90%的流量都是实时视频，而这些视频流量都会被各
种形式的CDN在网络中缓存，以此达到优化网络流量、提高用户体验的目的。因此，全球
运营商都在积极开展CDN的建设和运营，驱动CDN融入到固网和移动网络的基础设施层面
，构筑统一管理、智能调度、多协议加速、体验运营的完整CDN战略。衷心希望本书能加
速CDN知识的普及和应用。
李三琦
华为技术有限公司IT产品线CTO