Nghiên cứu và triển khai DNSbased Request Routing trong mạng CDN

TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG






BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT
NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài : “ Tìm hiểu một số cơ chế hoạt động
trong CDN ”

Người hướng dẫn : TS. Lê Tuấn Anh
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Mạnh Cường
Mã số sinh viên : N102104137
Lớp : D10CQMT01
Khoá : 2010
Hệ : Đại học chính quy

TP.HCM, tháng 7 /2014
Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 2


LỜI CẢM ƠN

Trước hết, tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Công Nghệ Thông Tin, Học Viện
Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông cơ sở tại Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều
kiện tốt cho tôi thực hiện đề tài thực tập tốt nghiệp này.

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Lê Tuấn Anh đã tận tình hướng dẫn tôi trong
suốt thời gian thực hiện đề tài.
Tôi cũng xin dành sự kính trọng và biết ơn đối với Công ty Sao Bắc Đẩu nói
riêng và cá nhân hai anh , Nguyễn Quang Thuật và Võ Quốc Thảo , đã tạo điều kiện
và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực tập và hoàn thiện đề tài tại Công Ty Cổ Phần
Công Nghệ Sao Bắc Đẩu
Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trong khoa đã tận tình giảng
dạy, trang bị cho chúng tôi những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua.
Mặc dù tôi đã cố gắng hoàn thành bài báo cáo trong phạm vi và khả năng cho
phép, nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong sự thông
cảm và chỉ bảo tận tình cảu quý thầy cô.


TP.Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2013
Sinh viên
Nguyễn Mạnh Cường









Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 3

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập- Tự do- Hạnh phúc

TP. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20……



NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
THỰC TẬP TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

1. Tên đề tài:
2. Sinh viên: Lớp:
3. Giáo viên hướng dẫn:
4. Nơi công tác:

NỘI DUNG NHẬN XÉT
1. Đánh giá chung:
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
2. Đánh giá chi tiết:
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
3. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc:
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
4. Kết luận:
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
5. Điểm hướng dẫn ():
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký, ghi rõ họ tên)

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 4

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢN VẼ
CÁC TỪ , CỤM TỪ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CDN
1.1 Động lực phát triển
1.2 Môi trường ứng dụng của mạng phân phối nội dung
1.3 Các thành phần của mạng phân phối nội dung
1.3.1 Nút CDN
1.3.2 Định tuyến yêu cầu của người sử dụng
1.3.3 Sao lưu và nhớ đệm
1.3.4 Hệ thống phân phối nội dung
1.3.5 Hệ thống tính cước
1.3.6 Quản lý mạng phân phối nội dung
1.3.7 Các vấn đề quản bảo mật trong mạng CDN
1.4 Mối quan hệ giữa Content Disitribution và Requesst Routing
1.4.1 Vị trí và trạng thái
1.4.2 Đường truyền
1.5 Các nhà cung cấp dịch vụ CDN hang đầu ở Việt Nam và Thế Giới
1.5.1 Việt Nam
1.5.2 Thế Giới
CHƯƠNG II : NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN THEO ĐỊA CHỈ IP DỰA VÀO
DNS TRONG MẠNG CDN
2.1. Giới thiệu
2.2. Các cách thức định tuyến trong CDN
2.2.1. Định tuyến bằng cách sử dụng bản ghi NS

2.2.2. Định tuyến yêu cầu dựa vào NAT
2.2.3. Định tuyến yêu cầu lớp truyền tải
2.2.4. Định tuyến yêu cầu dựa trên URL
2.3. Kỹ thuật định tuyến dựa vào DNS
2.3.1. Kỹ thuật định tuyến theo IP dựa vào DNS
2.3.2. Phương pháp định tuyến theo tên miền dựa vào DNS
2.4. Kết luận
Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 5


CHƯƠNG III : MÔ PHỎNG KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN THEO TÊN MIỀN SỬ DỤNG
WIPMANIA WORLDIP DATABASE KẾT HỢP VỚI PHẦN MỀM BIND
3.1 Giới thiệu WipMania và phần mềm BIND
3.2 Mô hình mô phỏng
3.3 Thực hiện mô phỏng
3.3.1 Cài đặt Apache
3.3.2 Cài đặt BIND và WIPmania WorldIP Databse
KẾT LUẬN

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢN VẼ

HÌNH 1.1 : Mô hình mạng CDN
HÌNH 1.2 : Cấu trúc hệ thống định tuyến yêu cầu
HÌNH 1.3 : Quá trình phân phối nội dung
HÌNH 1.4 : Quá trình phân phát nội dung
HÌNH 1.5 : Phân phối nội dung trong một mạng CDN và giữa các mạng CDN ngang cấp

HÌNH 1.6 : Các thành phần cơ bản trong kiến trúc hệ thống CDN
HÌNH 2.1 : Sơ đồ hệ thống CDN

HÌNH 2.2 : Định tuyến yêu cầu theo IP dựa vào DNS
HÌNH 2.3 : Định tuyến theo tên miền dựa vào DNS
HÌNH 3.1 : Mô hình triển khai
HÌNH 3.2 : Cài đặt Apache bằng yum command
HÌNH 3.3 :Chi tiết nội dung file phân giải thuận và nghịch


Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 7



CÁC TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT
CDN : Content Deilivery Network / Content Distribution Network - Mạng phân phối nội
dung / mạng phân tán nội dung
ISP : Internet Service Provider - Nhà cung cấp dịch vụ Internet
DNS : Domain Name Service - Dịch vụ phân giải tên miền
IP : Internet Protocol – Giao thức internet
CTE : Content Topology Exchange – Trao đổi mô hình nội dung
CTD : Content Topology Database – Cơ sở dữ liệu mô hình nội dung
VPN : Virtual Private Network – Mạng riêng ảo
SSL : Secure Sockets Layer – Lớp giao tiếp bảo mật
NS : Name Server – Máy chủ tên miền
NAT : Network Address Translation – Phân giải địa chỉ mạng
TRIAD : Translating Relaying Internet Architecture integrating Active Directories
URL : Uniform Resource Locator – Vị trí tài nguyên độc lập
HTTP : Hypertext Transfer Protocol – Giao thức siêu văn bản

RSTP : Real Time Streaming Protocol – Giao thức truyền theo thời gian thực
TTL : Time To Live – Thời gian tồn tại



Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 8

MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển bùng nổ của internet. Thế giới mạng đã có hàng triệu máy chủ
với hàng nghìn loại nội dung từ các dịch vụ cơ bản như các trang web tĩnh, web động, dịch vụ
email, dịch vụ lưu trữ . . . tới các dịch vụ gia tăng như đàm thoại trên internet, xem phim theo yêu
cầu, các dịch vụ về ngân hàng . . . Chính sự bùng nổ các nội dung trên mạng đồng thời với sự gia
tăng cấp số nhân của người dùng và số lượng truy cập nên năng lực đáp ứng của mạng, chất lượng
dịch vụ ngày càng đi xuống trong khi đòi hỏi của người dùng lại gia tăng mãnh liệt.

Về phía các nhà cung cấp dịch vụ việc phải đáp ứng sự gia tăng nhu cầu thông tin và chất
lượng dịch vụ trên một cơ sở hạ tầng phát triển không tương xứng đòi hỏi phải có các giải pháp kỹ
thuật nhằm phân phối hiệu quả tài nguyên như định cỡ mạng, điều phối lưu lượng, cân bằng tải,
quản lý chất lượng dịch vụ.

CDN là một mạng thông minh, nó cung cấp một lớp thông minh ở trên cơ sở hạ tầng mạng
IP, chuyển đổi mô hình web tập trung truyền thống thành mạng hướng nội dung và phân bố nội
dung một cách có hiệu quả. Cụ thể là các nhà cung cấp dịch vụ nội dung triển khai nhiều server
đại diện (server thay thế) ra trên toàn mạng internet sao cho người sử dụng có thể truy nhập dễ
dàng đến một server đại diện gần nhất nhằm giảm đến mức tối đa thời gian truy nhập và tránh tăng
lưu lượng mạng một cách đột ngột.

Trong các mạng phân phối nội dung, định tuyến là công việc hết sức quan trọng nhằm định
hướng yêu cầu của người sử dụng (client) tới các server đại diện gần nhất và khả dụng nhất thông

qua bộ định tuyến yêu cầu. Hiện nay có một số kỹ thuật định tuyến được áp dụng trong mạng phân
phối nội dung như định tuyến yêu cầu dựa vào tên miền DNS, định tuyến yêu cầu theo lớp truyền
tải, định tuyến yêu cầu lớp ứng dụng.

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 9


CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CDN

1.1. Động lực phát triển

Internet đã chứng minh trong quá trình triển khai và hoạt động là nó chỉ phù hợp cho việc
phân phối, truy cập những trang Web tĩnh và thư điện tử đơn giản. Tuy nhiên, Internet ngày nay và
các kiến trúc Intranet kết hợp không có khả năng xử lý lượng truyền thống đa phương tiện và các
dịch vụ nội dung đòi hỏi lưu lượng lớn mà các khách hàng trực tuyến tìm kiếm ở tốc độ mà họ
mong muốn. Các nút cổ chai mạng thường xuyên xảy ra giữa các nguồn tài nguyên nội dung và
người sử dụng cuối. Kể cả việc bổ sung các đường ống nhanh hơn, các server lớn hơn vẫn không
giải quyết được vấn đề. Kết quả là rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ nội dung, các nhà kinh doanh
điện tử thương mại, các tổ chức và các doanh nghiệp phải chịu đựng các server quá tải và truy
nhập mạng với tốc độ chậm làm nản lòng khách hàng, nhân viên.

Giải pháp mạng phân phối nội dung nhằm nâng cao năng lực của mạng. Mục tiêu chính của
CDN là để tránh các vùng tắc nghẽn trong mạng. Nếu lưu lượng giữa người dùng và máy chủ
không đi qua phần mạng bị nghẽn thì có nhiều khả năng là tốc độ truyền dữ liệu sẽ cao hơn.

Hình 1.1: Mô hình mạng CDN

Trong mạng CDN có nhiều các server thay thế được đặt ở các vị trí khác nhau. Các server
thay thế thường có nội dung như nhau, tuy nhiên khách hàng chỉ có thể kết nối một số server thay
thế phù hợp theo chính sách của nhà cung cấp CDN.
Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 10


CDN là một mạng nội dung thông minh, nó cung cấp một lớp thông minh ở trên cơ sở hạ tầng
mạng IP, chuyển đổi mô hình Web tập trung truyền thống thành mạng hướng nội dung và phân bố
nội dung một cách có hiệu quả. Trong kỷ nguyên thông tin, một giải pháp mạng

CDN cho phép các doanh nghiệp, các nhà cung cấp dịch vụ nội dung điều khiển nội dung của họ
và quản lý nó. Các mạng CDN cho phép các doanh nghiệp:

 Cải thiện chất lượng mạng và chất lượng dịch vụ thậm chí ngay cả khi lưu lượng tổng tăng
lên.
 Sử dụng truyền thông đa phương tiện tốc độ cao như video để tăng cường năng lực người
dùng cuối mà không bị tắc nghẽn ở các mạng.
 Đảm bảo cung cấp nội dung dữ liệu mới nhất cho người dùng cuối trong các môi trường

phát triển nhanh.
 Nâng cao năng lực của cơ sở hạ tầng sẵn có, điều khiển mạng tương lai, giảm chi phí băng
thông.
 Giảm phí tổn băng thông tổng mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng dịch vụ tới người
dùng cuối.
 Đo đạc các phân bố nội dung giúp căn chỉnh chi phí mang tốt hơn với các mục tiêu kinh
doanh.
 Phân phối các ứng dụng phân tán trên mạng sẵn có mà không phải chịu chi phí tiền vốn lớn.
 Bắt kịp các dạng dữ liệu Internet hiện tại và tương lai.

1.2. Môi trường ứng dụng của mạng phân phối nội dung

Có ba kiểu môi trường thường được quan tâm với CDN là môi trường mạng công ty, mạng
nhà cung cấp dịch vụ (ISP) và mạng nhà cung cấp CDN. Các mạng này dựa trên công nghệ IP và
sự khác nhau cơ bản giữa chúng là phương thức quản lý của chúng.

1.3. Các thành phần của mạng phân phối nội dung

Vì mục đích chính của mạng CDN là nâng cao khả năng đáp ứng và hoạt động của ứng
dụng, các nút mạng CDN, bao gồm các nút thay thế và nút gốc, cần được thiết kế có tính mở rộng
và mềm dẻo cao. Như vậy thành phần đầu tiên của mạng CDN là thiết kế nút

CDN có khả năng mở rộng. Thành phần tiếp theo của CDN là kỹ thuật định tuyến yêu cầu của
người sử dụng đến một nút thay thế.
Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 11


Nhằm đạt hiệu suất hoạt động tốt nhất, yêu cầu phải được chuyển tới nút thay thế gần nhất.
Để làm được điều này mỗi mạng CDN phải duy trì và cập nhật một bảng định tuyến gồm danh

sách các nút mạng và danh sách các client cho từng nút mạng. Nội dung của bảng định tuyến phải
được cập nhật sửa đổi cho phù hợp với mức độ tải hiện thời của mạng và của các nút mạng CDN.
Do vậy thành phần thứ ba của giải pháp CDN là việc đánh giá hoạt động mạng. Ngoài ra còn có
các thành phần khác như hệ thống tính cước, quản lý mạng phân phối nội dung . . . sẽ được trình
bày chi tiết các phần sau.

1.3.1. Nút CDN

Mỗi mạng phân phối nội dung bao gồm một số các nút mạng CDN và mỗi nút mạng

CDN lại bao gồm một hoặc nhiều thiết bị. Các nút mạng CDN này bao gồm một nút gốc và một số
nút thay thế. Do mục tiêu cơ bản của CDN là hỗ trợ các ứng dụng truy cập bởi số lượng lớn khách
hàng, nên mỗi nút CDN phải được thiết kế sao cho nó có độ tin cậy cao và khả năng mở rộng linh
hoạt.

1.3.2. Định tuyến yêu cầu của người sử dụng

Cấu trúc của hệ thống định tuyến yêu cầu được chỉ ra trong Hình 1.2. Hình 1.2 thể hiện
khái niệm tổng quan về hệ thống định tuyến yêu cầu, nó bao gồm các thành phần: Trao đổi cấu
hình nội dung CTE (Content Topology Exchang), cơ sở dữ liệu cấu hình nội dung CTD (Content
Topology Database) và tính toán định tuyến (route computation).

Tính toán CSDL cấu Trao đổi Giao thức trao đổi thông
định tuyến hình thông báo tin định tuyến yêu cầu


Hình 1.2: Cấu trúc hệ thống định tuyến yêu cầu

Bước 1. Tính toán định tuyến: Tính toán để lựa chọn server sao lưu tốt nhất cho các

client dựa trên các thông tin được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu cấu hình nội dung, thuật toán tính
toán định tuyến và các cách được định sẵn.

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 12

Bước 2. Cơ sở dữ liệu cấu hình nội dung: Dữ liệu cấu hình bao gồm thông tin thông báo chi
tiết nhận được từ các CDN lân cận và các thông số liên quan.

Bước 3. Trao đổi thông báo: Khối chức năng này chịu trách nhiệm về việc thực thi giao
thức trao đổi thông tin định tuyến yêu cầu.

Bước 4. Giao thức trao đổi thông tin định tuyến yêu cầu: Được sử dụng để trao đổi các
thông báo nội dung và thông báo vùng nội dung.

Ta đi xem xét về các kỹ thuật định tuyến yêu cầu sử dụng để định hướng yêu cầu của client tới các
server sao lưu dựa trên một số phương pháp và một tập các tham số. Thông thường, các kỹ thuật
định tuyến yêu cầu có thể có các loại sau: định tuyến yêu cầu dựa vào 3 vào hệ thống tên miền
(DNS), định tuyến yêu cầu lớp truyền tải và định tuyến yêu cầu lớp ứng dụng. Quá trình định
hướng các yêu cầu của client tới các server sao lưu được gọi là định tuyến yêu cầu, định tuyến nội
dung, hay đổi hướng nội dung.

1.3.3. Sao lưu và nhớ đệm

Hai thành phần cơ sở hạ tầng nòng cốt được sử dụng trong mạng CDN là sao lưu và
caching. Trong rất nhiều trường hợp, cần có các bộ nhớ đệm và các dịch vụ sao lưu cùng tồn tại.
Client có thể thông tin với một hoặc nhiều bản sao server gốc, cũng như là với chính các server
gốc đó (Trong trường hợp vắng mặt các server sao lưu thì client tương tác một cách trực tiếp với
server gốc như trường hợp bình thường).

1.3.4. Hệ thống phân phối nội dung

Hệ thống phân phối bao gồm một tập các phần tử mạng thực hiện chung một quá trình phân
phối nội dung của các nhà cung cấp nội dung từ server gốc tới một hoặc nhiều server sao lưu và
phân phát nội dung từ các server sao lưu tới các client trong một mạng

CDN. Quá trình phân phối có thể xảy ra cả khi server sao lưu không nhận được yêu cầu từ các
client, quá trình này được gọi là tìm nạp trước, hoặc có thể xảy ra khi server sao lưu nhận được
yêu cầu của client mà không lưu giữ nội dung được yêu cầu đó, gọi là tìm nạp theo yêu cầu.





Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 13

Hình 1.3: Quá trình phân phối nội dung











Hình 1.4: Quá trình phân phát nội dung

Quá trình phân phối nội dung thực hiện di chuyển nội dung của các nhà cung cấp nội dung
từ server gốc của nó tới một hoặc nhiều server sao lưu Hình 1.3 . Cần chú ý rằng quá trình phân
phối nội dung khác với phân phát nội dung. Phân phát nội dung là quá trình chuyển nội dung của
các nhà cung cấp nội dung tới các client như trong Hình 1.4.




Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 14

Hình 1.5: Phân phối nội dung trong một mạng CDN và giữa các mạng CDN ngang cấp

Hình 1.5 mô tả các bước phân phối nội dung trong một mạng CDN và phân phối giữa các
mạng CDN ngang cấp. Sau đây là các bước thực hiện phân phối:

Bước 1: Server gốc cho phép các CDN ngang cấp phân phối nội dung của nó và đặt nội
dung vào hệ thống phân phối ngang cấp của một trong các CDN. Tồn tại hai cách đặt nội dung:
Đẩy nội dung xuống trước: Nội dung sẽ được sử dụng trong các CDN được đẩy xuống một
cách tích cực.
Kéo nội dung theo yêu cầu: Nội dung được kéo theo yêu cầu từ OS khi có một bộ đệm bị
lỗi tại server sao lưu tại cùng thời gian đối tượng được yêu cầu.

Bước 4: Hệ thống phân phối ngang cấp di chuyển nội dung giữa các CDN ngang cấp. Nó
cung cấp thông tin về các vị trí nơi mà nội dung có mặt tới hệ thống định tuyến ngang cấp. Hệ
thống định tuyến ngang cấp thông báo thông tin này tới các mạng CDN ngang cấp.

Bước 2, 5: Hệ thống phân phối ngang cấp truyền nội dung tới hệ thống phân phối.

Bước 3, 6: Hệ thống phân phối sẽ phân phối nội dung giữa các server sao lưu trong cùng
một mạng CDN.
Có hai phương pháp để phân phối nội dung tới các server sao lưu đó là: Sử dụng mạng

dành riêng hoặc sử dụng mạng internet công cộng.

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 15

1.3.5. Hệ thống tính cước

Hệ thống tính cước đóng vai trò như thước đo và thực hiện ghi chép lại các thông tin về
phân phối nội dung cũng như các hoạt động vận chuyển nội dung. Các thông tin này là nền tảng
cho việc chuyển lợi nhuận, nội dung cũng như các quyền lợi qua lại giữa hai bên là nhà cung cấp
dịch vụ mạng và nhà cung cấp nội dung và cũng được sử dụng để làm hóa đơn cho khách hàng. Hệ
thống tính cước chia ra làm nhiều hệ thống con phân phối trên toàn thế giới.

1.3.6. Quản lý mạng phân phối nội dung

Một trong các vấn đề liên quan đến các mạng phân phối nội dung đó là có một số thiết bị
được trải rộng trên một vùng diện rộng. Mỗi thiết bị này lại được triển khai trong một mag CDN
riêng, do đó chúng cần được quản lý. Quản lý bao gồm quan tâm đến việc cài đặt, cấu hình, và cập
nhật phần mềm của các thiết bị trong mạng CDN đó, cũng như là hợp nhất thông tin tính cước và
thông tin thống kê khả dụng tại các vị trí được phân phối vào một thiết bị duy nhất. Một khía cạnh
khác của quản lý mạng CDN là đảm bảo rằng việc giao tiếp giữa các thiết bị trong một mạng CDN
được bảo mật.

1.3.7. Các vấn đề quản lý bảo mật trong các mạng CDN

Ba vấn đề bảo mật cần được xem xét trong thiết kế mạng CDN là:

1. Đảm bảo bảo mật của mỗi mạng CDN thành phần

2. Đảm bảo bảo mật giao tiếp giữa các mạng CDN thành phần

3. Đảm bảo bảo mật nội dung được lưu trữ hoặc sao lưu tại nút thay thế của mỗi

mạng CDN thành phần.

Bảo mật thông tin giữa các mạng CDN khác nhau có thể được đảm bảo theo một

trong ba cách dưới đây:

1. Mạng riêng thứ cấp được biết đến như là mạng bảo mật có thể được thiết lập ở giữa các
mạng CDN khác nhau và được sử dụng cho việc giao tiếp giữa các bên.

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 16

2. Mạng riêng ảo (VPN) có thể được thiết lập giữa các bên CDN. Mạng này có thể

được thiết lập trên mạng chung sử dụng các công nghệ bảo mật như là IP-sec. Tất cả các giao tiếp
xảy ra giữa các mạng CDN trên mạng riêng ảo đều được mật mã và được bảo mật nhờ sử dụng các
đường hầm IP-sec.

3. Tất cả các giao tiếp giữa các mạng CDN có thể được mã hóa nhờ sử dụng một giao thức
truyền tải bảo mật như là SSL. Các kết nối được thiết lập giữa các mạng CDN đều được nhận thực.
Tất cả các chương trình giao tiếp giữa các mạng CDN phải sử dụng truyền tải bảo mật hoặc bảo
mật dữ liệu bằng cách mã hóa lớp ứng dụng.

1.4. Tương tác giữa Content Distribution và Requesst Routing


Hình 1.6 Các thành phần cơ bản trong kiến trúc hệ thống CDN

Kiến trúc tổng thể của CDN được thể hiện trong hình 1.6 . Nó được cấu tạo bới 7 thành
phần : Client , Replica Server , Origin server , billing organization , request routing system ,
distribution , system và accounting system . Mối quan hệ cơ bản giữa các thành phần được thể
hiện theo đường đánh số trong hình 1.6 và được mô tả như sau
1. Origin Server ( Máy chủ gốc ) cung cấp một không gian địa chỉ của các tài liệu được
phân tán và phân phối trong CDN cho Request Routing System

2 Origin Server cung cấp nội dung cần được phân tán và phân phối cho Distribution
System

3. Distribution di chuyển nội dung tới Replica Servers . Thêm vào đó , hệ thống này còn
ảnh hưởng tới Request Routing System thong qua các phản hồi để giúp đỡ việc xử lý lựa chọn
Replica Server cho các request của client.

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 17

4. Client yêu cầu những tài liệu mà Origin có thể cung cấp . Dù cách nào đi chăng nữa , thì
request của client vẫn đươc chuyển hướng đến Request Routing System
5. Hệ thống Request Rounting định tuyến yêu cầu của client tới Replica server thích hợp
trong CDN.

6. Replica server được lựa chọn sẽ phân phối nội dung được yêu cầu cho client . Thêm vào
đó , replica server cũng gửi thông tin giám sát của nội dung được phân phối tới Accounting
System .

7.Accounting System sẽ tập hợp và phân loại các loại thông tin giám sát thành các dạng
thống kê , bản ghi thông tin nội dung để cho Origin Server và Billing Orgnization sử dụng . Số
liệu thống kê thường được phản hồi cho Request Routing System

8. Billing Organization sử dụng những bản ghi chi tiết nội dung để giải quyết những xung
đột phức tạp của mỗi thành phần trong việc phân tán nội dung và xử lý phân phối. .
Dựa vào mô hình cũng như miêu tả chi tiết , ta có thể dễ dàng nhận thấy Content
Distribution System đóng vai trò trung gian giữa Replica Server và Request Routing System . Và
với vai trò này , Content Distribution System cần phải đảm bảo được một số yêu cầu sau :


1.4.1 Trạng thái và vị trí
Replica Server sẽ là nơi lưu trữ nội dung để phân phối đến client. Và việc lựa chọn
Server nào sẽ do Request Routing System quyết định . Nên Distribution System ngoài
việc phân phối nội dung đến các Replica Server còn phải có một cơ chế nhằm xác định
Replica Server nào đang lưu trữ nội dung nào . Để tránh tình trạng , định tuyến đến
Node không có nội dung mà client yêu cầu . Bên cạnh đó việc Health Check thường
xuyên đối với Replica Server là việc cần phải làm, Content Distribution System và
Request Routing System cần phải kết hợp với nhau để tạo ra những Link Backup cho
trường hợp một Server chính bị sự cố , thì sẽ phải định tuyến request đến Server dự
phòng có nội dung tương tự

1.4.2 Đường truyền
Một lưu ý cực kỳ quan trọng đối với những nội dung chiếm lưu lượng như Video (
Youtube , LIVE TV ) thì Request Routing System cần phải có một cơ chế Load
Balancing đặc biệt dựa trên những thông tin được cung cấp từ Distribution System
nhắm mục đích đảm bảo lưu lượng kết nối cho client


Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 18

1.5. Các nhà cung cấp dịch vụ CDN hang đầu ở Việt Nam và Thế Giới

1.5.1 Việt Nam :
- Công ty cổ phần công nghệ Sao Bắc Đẩu :
- Liên minh CDN Việt Nam :
- Công ty TNHH Digistar :
- Công ty cổ phần dữ liệu trực tuyến Việt Nam :

1.5.2 Thế Giới :
- Akamai :
- Max CDN :
- Amazon CloudFront : https:// aws.amazon.com/cloudfront/
- CloudFlare CDN : https://
- CDNetworks :

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 19

CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT ĐỊNH TUYẾN THEO

TÊN MIỀN DỰA VÀO DNS TRONG MẠNG CDN


2.1. Giới thiệu


Kiến trúc chung của hệ thống CDN bao gồm server gốc và các server thay thế, một hệ thống phân
phối, hệ thống định tuyến yêu cầu, hệ thống tài khoản và các khách hàng.

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống CDN


Hệ thống định tuyến yêu cầu sẽ chuyển tiếp yêu cầu của khách hàng tới server thay thế
thích hợp có thể là server gần nhất hoặc có tải ít nhất. Hệ thống phân phối sẽ sao chép nội dung từ
server gốc tới các server thay thế. Hệ thống tài khoản sẽ thu thập dữ liệu từ hệ thống định tuyến
yêu cầu và hệ thống phân phối và lưu trữ từ việc đăng nhập và hoạt động của CDN.

2.2. Các cách thức định tuyến yêu cầu trong CDN


2.2.1. Định tuyến bằng cách sử dụng bản ghi NS


DNS server có thể sử dụng các bản ghi NS để chuyển giao tiếp theo đến server định tuyến yêu cầu
DNS khác.Quá trình này cho phép nhiều DNS server tham gia vào quá trình phân giải tên miền. Chẳng hạn
như khi phía client yêu cầu phân giải tên miền a.example.com, nó sẽ hỏi DNS của ISP, nếu như DNS của
ISP không lưu thông tin về tên miền trên thì nó sẽ hỏi server DNS có quyền với example.com. Server có
quyền với tên miền này có thể là server NS định tuyến yêu cầu. Khi đó DNS có quyền sẽ trả lại một tập các
bản ghi A chứa thông tin về tên miền và IP tương ứng của chúng hoặc định hướng tới một DNS khác có
quyền chuyển giao, phân giải đối với tên miền example.com.

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 20


2.2.2. Định tuyến yêu cầu dựa vào NAT

Các tác giả của đề xuất kỹ thuật biên dịch địa chỉ mạng - NAT (Network Address
Translation) dựa trên kỹ thuật định tuyến yêu cầu - TRIAD (Translating Relaying Internet
Architecture integrating Active Directories). NAT được đưa vào để cho phép tái sử dụng địa chỉ
IP. Nó được dùng trong một hệ thống tự trị cho phép các doanh nghiệp tự cấp địa chỉ độc lập với
các ISP. Nó hỗ trợ các multi-homing và chuyển mạch ISP và ghép cặp số lượng các host với các
số lượng địa chỉ được cấp bởi ISP. Nhưng với NAT thì địa chỉ IP chỉ thực sự có nghĩa với một dải
địa chỉ nhất định. Bộ định tuyến NAT yêu cầu có các proxy chuyên dụng lớp ứng dụng để thực
hiện chức năng ứng dụng Internet một cách chính xác. Nó cần điều chỉnh các đáp ứng DNS truyền
qua bộ định tuyến NAT và cập nhật trường checksum của gói tin, hứa hẹn đảm bảo độ tin cậy và
bảo mật xuyên suốt. Tuy nhiên trong NAT, việc truyền thông giữa dải địa chỉ riêng biệt mà không
cần đánh số lại là rất khó. Kỹ thuật
TRIAD rất thích hợp cho định tuyến yêu cầu CDN sử dụng NAT.

2.2.3. Định tuyến yêu cầu lớp truyền tải

Định tuyến yêu cầu dựa trên lớp truyền tải được sử dụng để đạt được định tuyến yêu cầu
mức cao hơn và tốt hơn sau khi mức đầu tiên được thực hiện, đó là mức định tuyến yêu cầu dựa
trên DNS. Nó sử dụng các thông tin như là địa chỉ IP của client và số cổng sẵn có trong gói tin đầu
tiên từ client, trong quá trình định tuyến yêu cầu và chuyển phiên này tới server đại diện thích hợp
hơn.
2.2.4. Định tuyến yêu cầu dựa trên URL

Định tuyến yêu cầu dựa theo URL (URL based) sử dụng URL hoặc các tiền tố URL của nội
dung yêu cầu để đưa ra quyết định định tuyến. Định tuyến yêu cầu dựa theo URL có hai loại là sử
dụng mã định hướng lại 302 và In-path Element (phần tử trong luồng)
Sử dụng mã định hướng lại 302: Mã 302 mang ý nghĩa là dịch chuyển tạm thời: Yêu cầu
đối tượng được tạm thời chuyển sang vị trí mới và được đáp ứng tại đó. Các yêu cầu trong tương
lai của client nên vẫn là như cũ. Theo phương pháp này, yêu cầu của client trước tiên được chuyển
sang một Server đại diện “ảo”. Sau đó server đại diện này sẽ gửi trả lại một mã ứng dụng cụ thể là
302 (đối với giao thức truyền tải là HTTP hoặc RTSP) để định hướng client tới nút phân phối thực.

In-path Element: Kỹ thuật phần tử trong luồng (In-path Element), một phần tử In-path hiện
diệnkiểm tra các yêu cầu nội dung của client và thực hiện các quyết định định tuyến yêu cầu. Sau
đó, phần tử này sẽ ghép kết nối client tới nút phân phối thích hợp và chuyển tiếp các yêu cầu của
client. Nói chung, đường phản hồi sẽ đi qua phần tử In-path.

Định tuyến yêu cầu dựa theo Mime Header sử dụng các mime header như Cookies,
Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 21

Language, User-Agent sẵn có trong yêu cầu nội dung để đưa ra quyết định định tuyến: Định
tuyến yêu cầu dựa theo Site Specific: Sử dụng trường bảo mật Secure Socket Layer (SSL), Session
Identifiers để định hướng nội dung.

2.3. Kỹ thuật định tuyến dựa vào DNS

2.3.1. Kỹ thuật định tuyến theo IP dựa vào DNS

Hiện nay, định tuyến yêu cầu dựa trên máy chủ tên miền (Domain Name Server-
DNS) được sử dụng rộng rãi trong mạng Internet. Kỹ thuật định tuyến dựa trên DNS rất phổ biến
và được áp dụng trên rất nhiều mạng CDN do tính chất có mặt khắp nơi của hệ thống tên miền
DNS.
Client gửi truy vấn tên miền trong server DNS nội bộ, và được gửi lại địa chỉ của server đại
diện gần client đó. Nếu bộ nhớ cache của DNS nội bộ chưa lưu thông tin hoặc hết thời hạn cache
nó sẽ chuyển tiếp truy vấn tới server DNS gốc. Server DNS gốc trả lại địa chỉ của server DNS có
quyền đối với trang Web này. Sau đó server DNS có thẩm quyền trả lại địa chỉ của một server đại
diện gần client dựa trên việc định tuyến chuyên dụng, giám sát tải và cơ chế ánh xạ Internet
(Internet mapping mechanism). Cuối cùng client nhận nội dung từ server đại diện được chỉ định.
Theo cơ chế này, các client được định hướng tới một server CDN chuyên dụng trong suốt
giai đoạn phân giải tên của quá trình truy cập Web. Một bộ định tuyến yêu cầu dựa trên DNS

chuyên dụng sẽ:

 1. Nhận các yêu cầu phân giải tên miền.

 2. Xác định vị trí của client dựa trên địa chỉ IP của client (hoặc các điều kiện rang buộc
khác).
 3. Trả về địa chỉ của server CDN gần đó.

Nói chung câu trả lời được cache tại server nội bộ của client trả lời trong một thời gian
ngắn để nhờ đó bộ định tuyến yêu cầu có thể nhanh chóng thích nghi với các thay đổi trong mạng
hay của tải server. Điều này đạt được bằng cách thiết lập trường time-to-live (TTL) trong câu trả
lời với một giá trị rất nhỏ (ví dụ như 20 giây).
Hình 2.2 thể hiện một quá trình phân giải tên miền theo IP dựa vào DNS. Theo phương
pháp này thì DNS có thẩm quyền sẽ trả về cho khách hàng địa chỉ của server thay thế phù hợp với
yêu cầu.




Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 22

Hình 2.2: Định tuyến yêu cầu theo IP dựa vào DNS

Các bước định tuyến theo IP dựa vào DNS như sau:
Bước 1: Khách hàng yêu cầu phân giải đệ quy tên miền “google.com” tới DNS local. Bước
2: Giả sử DNS local không có cache về tên miền này. Sau đó DNS local đi hỏi
root DNS chuyển giao của “google.com”.
Bước 3: DNS root trả lời DNS CDN là DNS chuyển giao “google.com”.
Bước 4 và 5: DNS local đi hỏi tiếp DNS CDN, tại đây DNS CDN có thể dựa vào các thông
tin như IP của DNS local, tải của server thay thế, độ trễ (bằng các phương pháp thăm dò từ trước)
từ đó trả lời cho DNS local hiện tên miền google.com đang được đê bí danh dưới dạng
google.com.vn và có IP là 74.125.128.94.
Bước 6: DNS local trả lại cho khách hàng IP của server thay thế phục vụ khách hàng tốt
nhất là 74.125.128.94.
Bước 7 và 8: Khách hàng yêu cầu nội dung từ 74.125.128.94 và được đáp ứng nội dung
theo yêu cầu.
Như vậy mục đích và yêu cầu của phương pháp định tuyến theo IP dựa trên DNS là định
tuyến client tới server thay thế gần nhất dựa vào sự tương quan IP của server thay thếvà client
(hoặc các quan hệ khác) sẽ thiết lập một cơ chế trả lời của DNS trong mạng CDN sao cho ứng với
mỗi khách hàng sẽ có một server thay thế gần khách hàng nhất phù hợp để phục vụ.


Báo cáo TTTN Đại Học

Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 23

2.3.2. Phương pháp định tuyến theo tên miền dựa vào DNS


Khác với phương pháp định tuyến theo IP, khi khách hàng yêu cầu phân giải một tên miền
thì DNS trong mạng CDN sẽ không trả lại cho khách hàng địa chỉ IP của server thay thế, thay vào
đó nó sẽ gửi về khách hàng một tên miền khác tưng ứng với điều kiện và chính sách của nhà cung
cấp CDN. Chính sách được sử dụng trong luận văn sẽ sử dụng chính IP của khách hàng query đến
hoặc DNS Local của chúng. Khi đó khách hàng muốn biết được server nào sẽ phục vụ nhu cầu của
mình thì khách hàng sẽ tiếp tục gửi yêu cầu phân giải thứ
2 về tên miền nhận được.
Sơ đồ dịch vụ CDN theo phương pháp này như sau.














Hình 2.3: Định tuyến theo tên miền dựa vào DNS

Trong hệ thống CDN cung cấp dịch vụ web chẳng hạn như “24h.com” trên hình 2.3, server

gốc đã phân phối toàn bộ nội dung tới các server thay thế. Các server thay thế được đặt ở các khu
vực địa lý khác nhau, ở các quốc gia khác nhau và có nội dung của server gốc.

Nhiệm vụ của DNS CDN trong mạng CDN này sẽ định tuyến các yêu cầu của khách hàng ở khu
vực địa lý nào thì sẽ trả về cho khách hàng hoặc DNS local của khách hàng đó một tên miền tương
ứng với server thay thế ở gần khách hàng nhất.

Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 24

DNS local đầu phía khách hàng tiếp tục làm nhiệm vụ phân giải tên miền nhận được
phía DNS CDN. Tên miền này có thể được cấp động theo cơ chế DNS động và được đăng ký
chuyển giao với DNS của từng quốc gia. Khi đó nhiệm vụ phân giải sẽ được DNS local
chuyển đến DNS của các quốc gia, và được trả về IP server thay thế cho khách hàng.
Trên hình 2.3 là một ví dụ về định tuyến theo tên miền, các bước của quá trình yêu
cầu nội dung, định tuyến và cung cấp nội dung như sau:
Bước1: Khách hàng tại Việt Nam có yêu cầu truy nhập nội dung từ trang web
“24h.com”, khi đó nó sẽ yêu cầu DNS local phân giải tên miền “24h.com” theo cơ chế đệ quy
(recursive). DNS local sẽ làm nhiệm vụ phân giải tên miền “24h.com” sang IP và gửi trả lại
cho khách hàng.
Bước 2. DNS local đi hỏi DNS Root xem hiện tại tên miền “24h.com” đang được
chuyển giao trên DNS nào.
Bước 3. DNS Root trả lời cho DNS local là tên miền “24h.com” đang được chuyển
giao trên DNS của nhà cung cấp nội dung CDN “24h.com”.
Bước 4. DNS local yêu cầu DNS CDN phân giải tên miền “24h.com”.
Bước 5. DNS CDN dựa vào IP của DNS local phía đầu khách hàng (hoặc IP của khách
hàng nếu khách hàng query trực tiếp tới DNS CDN) và trả lời DNS local bằng 1 tên miền
khác “24h.com.vn”, bằng cách khai báo bản ghi CNAME ứng với từng trường hợp.
Bước 6. DNS local lại tiếp đi hỏi DNS root về tên miền “24h.com.vn”.
Bước 7. DNS Root trả lời cho DNS local là tên miền “24h.com.vn” đang được chuyển

giao trên DNS VNNIC của Việt Nam.
Bước 8. DNS local đi hỏi DNS VNNIC về IP của tên miền “24h.com.vn”.
Bước 9. DNS VNNIC trả lời IP tương ứng với tên miền “24h.com.vn” là
“123.30.129.148”.
Bước 10. DNS local trả về IP tưng ứng với tên miền “24h.com” cho khách hàng.
Bước 11. Khách hàng yêu cầu nội dung từ server thay thế có IP “123.30.129.148”.
Bước 12. Server thay thế cung cấp nội dung cho khách hàng.
Như vậy quá trình từ yêu cầu nội đến cung cấp nội dung phải trải qua 2 lần DNS local,
hoặc máy tính của khách hàng yêu cầu phân giải tên miền do đó làm tăng thời gian đáp ứng
nội dung. Tuy nhiên nó có ưu điểm rất lớn là các server thay thế tại các Quốc gia khác nhau
có thể sử dụng IP động chứ không phải IP tĩnh, do đó làm giảm chi phí thuê Ip tĩnh đồng thời
nó còn giúp tiết kiệm tài nguyên IPv4 đang ngày càng cạn kiệt. Các server thay thế có IP động
sẽ hoạt động dựa vào phương pháp DNS động (Dynamic DNS).

Dynamic DNS là phương thức ánh xạ tên miền tới địa chỉ IP có tần xuất thay đổi cao
(do không phải mọi máy tính đều sử dụng địa chỉ IP tĩnh).

Những đối tượng không sử dụng dịch vụ kết nối Internet trực tiếp leased-line với địa chỉ IP
tĩnh mà thuê kết nối Internet gián tiếp dialup hoặc dịch vụ ADSL có địa chỉ IP động, nếu đăng
Báo cáo TTTN Đại Học
Nguyễn Mạnh Cường D10CQCNMT01-N Page 25

ký sử dụng Dynamic DNS hoàn toàn có thể tự duy trì máy chủ dịch vụ của mình. Đặc biệt,
các thuê bao ADSL với số lượng ngày càng tăng nhanh sẽ rất hưởng ứng dịch vụ dynamic
DNS bởi vì với dynamic DNS, thuê bao ADSL (thường là các tổ chức) có khả năng tự duy trì
máy chủ dịch vụ (mail, web, ftp…server), không phải thuê dịch vụ mail hosting, web hosting
của ISP vốn rất tốn kém. Việc tự duy trì máy chủ trước đây vốn chỉ có thể đối với các tổ chức
có kết nối trực tiếp leased-line vốn là một dạng dịch vụ kết nối giá thành cao.

Ở Việt Nam: Để sử dụng dịch vụ Dynamic DNS, khách hàng ADSL chỉ cần đăng ký

sử dụng dịch vụ với VNNIC, VNNIC sẽ cấp tên miền, account để xác thực. Sau đó khách
hàng download chương trình VNNIC Dynamic DNS Client về cài vào máy và thiết lập các
thông số (tên miền, tên máy chủ, account). Chương trình này sẽ theo dõi và cập nhật vào hệ
thống DNS của VNNIC khi có sự thay đổi IP của kết nối ADSL đó, đảm bảo tên miền của
khách hàng luôn được trỏ đúng.

2.4. Kết luận

Mục đích chung của các phương pháp định tuyến theo yêu cầu đều mong muốn đưa
khách hàng tới một server thay thế phù hợp nhất. Với phương pháp định tuyến theo IP dựa
vào DNS có ưu điểm là thời gian đáp ứng dịch vụ nhanh. Tuy nhiên nó yêu cầu các server
thay thế phải được thiết lập với IP tĩnh. Trên thế giới IPv4 đang cạn dần, thì việc tiết kiệm và
giảm chi phí trong việc sử dụng IP tĩnh là hết sức quan trọng. Đây cũng chính là ưu điểm lớn
nhất của phương pháp định tuyến theo tên miền dựa vào DNS. Do vậy, tùy thuộc vào loại
dịch vụ cung cấp, tính chất mạng thì nhà cung cấp dịch vụ CDN sẽ lựa chọn phương pháp
định tuyến cho phù hợp.