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CDNの動作

2024/07/12に公開
network
インフラエンジニア
情報処理安全確保支援士
tech

CDNの動作

コンテンツ配信ネットワーク（CDN）は、インターネット上でのコンテンツ配信を高速化し、効率的にするための重要な技術です。本ブログでは、CDNの基本的な動作について具体的な例と図を用いて解説します。

目次

  1. CDNの概要
  2. CDNのメリット
  3. 通信の流れ
  4. HTTPリクエストとレスポンス
  5. まとめ

CDNの概要

CDNは、地理的に分散したサーバーのネットワークを利用して、ユーザーに最も近いサーバーからコンテンツを配信する仕組みです。これにより、ウェブサイトの読み込み速度が向上し、サーバーへの負荷が軽減されます。

通信の流れ

CDNを使用する際の典型的な通信の流れを以下に示します。

クライアントPC → M社CDN → X社動画サーバー
  • クライアントPC
    • ユーザーが動画を視聴するためにブラウザからリクエストを送信します。
  • M社CDN
    • リクエストを受け取り、キャッシュにコンテンツが存在するかを確認します。
    • キャッシュにない場合、リクエストをX社動画サーバーに転送します。
  • X社動画サーバー
    • M社CDNからのリクエストを受け取り、コンテンツを返送します。

CDNのメリット

CDNを利用することで、以下のようなメリットがあります。

高速なコンテンツ配信

ユーザーに最も近いサーバーからコンテンツを配信することで、遅延を最小限に抑えます。

サーバー負荷の軽減

トラフィックを複数のサーバーに分散することで、オリジンサーバーへの負荷を軽減します。

可用性の向上

地理的に分散したサーバーにより、システム障害時にも他のサーバーがバックアップとして機能します。

セキュリティの強化

DDoS攻撃などから保護するための機能を提供し、Webアプリケーションファイアウォール（WAF）を通じてセキュリティを強化します。

コスト削減

オリジンサーバーのリソース消費を削減し、運用コストを抑えることができます。

HTTPリクエストとレスポンス

具体的なHTTPリクエストとレスポンスの例を示します。

クライアントPCからのリクエスト

GET /video/12345 HTTP/1.1
Host: X-FQDN
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/91.0.4472.124 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Connection: keep-alive

M社CDNのキャッシュにコンテンツがある場合

HTTP/1.1 200 OK
Date: Fri, 11 Jul 2024 15:12:00 GMT
Content-Type: video/mp4
Content-Length: 12345678
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=3600
ETag: "abcdef1234567890"

<video data>

M社CDNのキャッシュにコンテンツがない場合

M社CDNがX社動画サーバーにリクエストを転送します。

GET /video/12345 HTTP/1.1
Host: X-FQDN
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/91.0.4472.124 Safari/537.36
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-US,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate, br
Connection: keep-alive
X-Forwarded-For: クライアントPCのIPアドレス

X社動画サーバのレスポンス

HTTP/1.1 200 OK
Date: Fri, 11 Jul 2024 15:12:05 GMT
Content-Type: video/mp4
Content-Length: 12345678
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=3600
ETag: "abcdef1234567890"

<video data>

M社CDNは、X社動画サーバから受け取ったレスポンスをクライアントPCに返します。

M社CDNからクライアントPCへのレスポンス

HTTP/1.1 200 OK
Date: Fri, 11 Jul 2024 15:12:05 GMT
Content-Type: video/mp4
Content-Length: 12345678
Connection: keep-alive
Cache-Control: max-age=3600
ETag: "abcdef1234567890"

<video data>

まとめ

CDNは、インターネット上のコンテンツ配信を効率化し、ユーザーに最も近いサーバーからコンテンツを提供することで、ウェブサイトのパフォーマンスを向上させます。具体的なリクエストとレスポンスの流れを理解することで、CDNの動作の仕組みをより深く理解できます。

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