1. 01.00 – CDNs – Introdução
Redes de Distribuição de Conteúdos
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2. Introdução
• A Web surgiu enquanto forma de partilha de conteúdos e serviços
• Aumento de utilizadores e conteúdos, aumenta a necessidade de
largura de banda necessária
• A maioria dos Web sites não consegue lidar com esta necessidade
• As Content Delivery Networks, surgiram para suprimir estas
limitações – oferecem uma infra-estrutura e mecanismos para se
poder escalar
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3. Aplicações
• Instituições académicas
• Empresas de publicidade
• Datacenters
• ISPs
• Lojas de música online
• Operadores de telemóveis
• Fabricantes de equipamento electrónico
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4. Índice
• Fundamentos das CDNs
– Estado da arte
– Técnicas de replicação
– Gestão e entrega dos conteúdos
– Técnicas de caching
– Mecanismos de redireccionamento de pedidos
• Modelação e Performance de CDNs
• Aplicações e Plataformas Avançadas das CDNs
– CDNs dinâmicas
– Streaming cooperativo
– Serviços de vídeo em CDNs
– Disseminação de Informação em CDNs móveis
– Internetworking de CDNs
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5. 01.01 – CDNs – Fundamentos
Redes de Distribuição de Conteúdos
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6. Introdução
• Existe um constante desafio em desenvolver formas mais
eficientes de entregar conteúdos aos utilizadores
• Situações de pico são criticas, por exemplo em alturas de
incidentes mundiais
– Os picos são conhecidos como flash crowds, ou efeito Slashdot
• Geração de um “hotspot” num determinado instante, devido à
relevância do conteúdo
Uma Content Delivery Network, é uma colecção de elementos de
rede, cooperantes entre si, existentes na Internet, onde o conteúdo é
replicado em múltiplos servidores, de forma a permitir uma entrega
eficaz e transparente do conteúdo aos utilizadores.
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7. Introdução (2)
• As CDNs são uma forma de contornar as limitações de QoS que
os utilizadores podem “sentir”.
• Fornecem serviços que melhoram a performance da rede,
maximizando a largura de banda, acessibilidade e fiabilidade do
conteúdo (através da replicação de dados).
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8. Funcionalidades
• Serviços de redireccionamento de pedidos e entrega de conteúdos
– Permite direccionar o pedido ao cache server mais próximo, usando mecanismos
para ultrapassar a congestão
• Outsourcing de conteúdos e serviços de distribuição
– Replica e/ou faz cache do conteúdo a partir da origem para servidores Web
distribuídos
• Serviços de negociação de conteúdos
– Para satisfazer a necessidade de um utilizador individual (ou grupo de
utilizadores)
• Serviços de gestão
– Para gerir os componentes de rede, efectuar o accounting e monitorizar e criar
relatórios da utilização do conteúdo
As CDNs estão em constante evolução, novos serviços/utilizações são
adicionados todos os dias.
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9. Modelo de uma CDN
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10. Terminologia
• Entrega do conteúdo – refere-se à acção de servir o conteúdo aos pedidos vindos
dos utilizadores
• Conteúdo – é o conjunto de recursos em formato digital que contêm duas partes
– Dados codificados – dados estáticos, dinâmicos e contínuos
– Metadata – descrição do conteúdo, permite a identificação, descoberta e gestão dos dados
multimédia
• As CDNs podem ser vistas como uma nova camada do modelo OSI
– Fornece serviços de rede baseando-se em protocolos da camada de aplicação, tais como o
HTTP ou o RTSP/RTP.
• As 3 principais entidades numa CDN são:
– Produtor/Fornecedor de conteúdos
– Fornecedor da CDN
– Utilizador final
• Edge/Surrogate server – servidor da CDN que replica ou faz cache dos conteúdos
• Web cluster – conjunto de servidores de edge
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11. Componentes
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12. Conteúdos/serviços fornecidos por uma CDN
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13. Evolução
• Inicialmente tentou-se modificar a arquitectura da Web melhorando no hardware do
servidor Web – aumentando o número de processadores, memória, espaço em disco,
etc…
– Leva a que num ponto no tempo tenhamos de andar a trocar de servidores Web constantemente
• Caching Proxies, introduzidos pelos ISPs para benificar utilizadores com larguras de
banda reduzidas
– De alguma forma o pedido do utilizador tem de ir parar às webcaches, que já contêm os dados armazenados e
não precisam assim de os ir buscar ao servidor de origem
– Hierarquia de Caching Proxies (locais, regionais, internacionais)
• Server farms – conjuntos de servidores com o mesmo conteúdo, que atendem os
pedidos dos clientes
– Usa-se um L4-L7 switch para redireccionar os pedidos dos clientes (baseando-se no URL, tipo de conteúdo,
utlizador, etc.)
• O 9/11 foi um impulsionador nesta área, começaram nesta altura a surgir RFCs do IETF,
bem como outras organizações que tentam normalizar as redes de distribuição de
conteúdos:
– Broadband Services Forum
– ICAP Forum
– Internet Streaming Media Alliance
• A maioria das CDNs são proprietárias e privadas – operadas por empresas
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14. Evolução (2)
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15. Sistemas relacionados
• Vários sistemas partilham funcionalidades com as CDNs:
– Data grids
• Ambiente de computação intensiva, usado para manipulação de grandes
quantidades de dados
• Funcionalidades básicas:
– Mecanismo de alta performance para transferência de dados
– Mecanismo escalável de recoberta e gestão de réplicas
– Distributed databases
• Colecção de dados distribuída em por diferentes locais físicos, ligados por uma rede
de dados
– Redes Peer-2-Peer
• Desenhadas para partilha de recursos entre computadores sem a existência de uma
autoridade centralizada
• Tarefas distribuidas
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16. Sistemas relacionados – Comparação
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17. Estado da arte – CDNs comerciais
• Akamai
– Formada a partir de um grupo do MIT, dedicada a resolver o problema das flash crowds
– Cria múltiplas caches a partir do servidor de origem, o número de réplicas aumenta
automaticamente em alturas de maior afluência
– Redirecciona os clientes para o servidor mais próximo através de servidores de DNS
especializados
– Calcula o servidor mais próximo a partir do BGP, cruzando esta informação com “traceroutes”
– Fornece conteúdo sobre HTTP ou HTTPS
– Suporta streaming multimédia
• Edgestream
– Vocacionada para streaming
– Aplicações embebidas
– Baseada em módulos cliente-servidor
• Do lado do clientes o módulo é integrado com o Windows Media Player ou Real Player
• Limelight
– Usa mecanismos baseados em DNS e BGP tal como a Akamai
• Mirror Image
– Usa o DNS para redireccionar para um servidor mais próximo, se esse servidor não tiver o
conteúdo o cliente é redireccionado (através de HTTP) para o servidor original.
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18. Estado da arte – CDNs Académicas
• Uso de P2P generalizado em CDNs académicas
• Lida facilmente com picos e falhas de nós
• CoDeeN
– Sistema de proxies P2P – garante a premissa de que a performance é melhor
assim do que na maioria dos sites
– Rede de proxies abertos
– O cliente acede a um dos proxies que caso não tenha os dados tenta obtê-los a
partir de outros proxies, em ultima instância do servidor original
• Coral
– O objectivo é efectuar mirrors de sites web
– Para um utilizador usar a CoralCDN, basta adicionar “.nyud.net:8090” ao link
para um site que se imagine que tenha bastante tráfego
– Um cliente ao fazer isto é redireccionado para a webcache mais próxima
• Usa proxies HTTP
• DNS especializado
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19. Futurologia
• Conteúdo Dinâmico
– Criação de técnicas para replicar as formas de criação do conteúdo
dinâmico
– Alguns fornecedores de CDNs comerciais já o fazem
• Web services
– Replicação de web services
• CDN adaptativa para streaming multimédia
• CDN dinâmica para redes móveis
• Internetworking de CDNs
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