Tìm hiểu về mạng phân phối nội dung

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG PHÂN PHỐI NỘI DUNG ...................4
1.1. Giới thiệu chung về mạng phân phối nội dung CDN .................................4
1.1.1. Giới thiệu mạng CDN.........................................................................4
1.1.2. Hiệu quả của CDN..............................................................................6
1.1.4. Các thành phần của giải pháp CDN ....................................................8
1.1.5. Môi trường ứng dụng của mạng CDN.................................................9
1.2. Kiến trúc nút có khả năng mở rộng .........................................................11
1.2.1. Thiết bị cân bằng tải .........................................................................12
1.2.2. Quảng bá và phân lọc .......................................................................13
1.2.3. Máy chủ (server) địa chỉ thông minh ................................................14
1.2.4. Thiết bị khách hàng thông minh........................................................14
1.2.5. Giao thức chuyển hướng yêu cầu......................................................15
1.2.6. Truy nhập song song.........................................................................16
1.3. Kiến trúc Web có khả năng mở rộng .......................................................16
1.3.1. Thiết bị chia tải (cân bằng tải)...........................................................16
1.3.2. Quảng bá và phân lọc .......................................................................19
1.3.3. Máy chủ địa chỉ thông minh .............................................................21
1.3.4. Phương pháp sửa đổi nội dung..........................................................24
CHƯƠNG 2. CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG .......................25
PHÂN PHỐI NỘI DUNG .................................................................................25
2.1. Cơ chế chuyển hướng yêu cầu trong mạng diện rộng ..............................25
2.1.1 Cơ chế định tuyến chung cho mạng diện rộng....................................25
2.1.2. Cơ chế chia tải cho máy chủ Web .....................................................32
2.2. Định tuyến yêu cầu .................................................................................45
2.2.1. Giới thiệu chung về định tuyến yêu cầu ............................................45
2.2.2. Các kỹ thuật định tuyến yêu cầu .......................................................46
2.3. Sao lưu và nhớ đệm.................................................................................51
2.3.1. Một số thành phần ............................................................................51
2.3.2. Các mối quan hệ trong hệ thống CDN ..............................................53

2.4. Hệ thống phân phối nội dung ..................................................................57


2.4.1. Tổng quan về hệ thống phân phối .....................................................57
2.4.2. Mạng dành riêng...............................................................................60
2.4.3. Mạng Internet công cộng ..................................................................63
2.4.4. Kết nối giữa các hệ thống phân phối của các mạng CDN..................66
2.5. Kết nối giữa các hệ thống tính cước của các mạng CDN .........................69
2.5.1. Tổng quan về hệ thống tính cước ......................................................69
2.5.2. Cấu trúc mạng kết nối các hệ thống tính cước...................................69
2.6. Quản lý mạng CDN.................................................................................70
2.6.1. Quản lý cấu hình cho các thiết bị CDN .............................................71
2.6.2. Quản lý dữ liệu cho các mạng CDN..................................................73
2.6.3. Các vấn đề quản lý bảo mật trong các mạng CDN ............................75
CHƯƠNG 3. MỘT SỐ ỨNG DỤNG MẠNG CDN TRONG GIẢI PHÁP ........78
WEB CÓ ĐỘ KHẢ DỤNG CAO......................................................................78
3.1. Giới thiệu về giải pháp web có độ khả dụng cao......................................78
3.1.1. Đặt vấn đề ........................................................................................78
3.1.2. Giới thiệu về cấu trúc mạng cho giải pháp Web có độ khả dụng cao.78
3.2. Giới thiệu topo mạng khả dụng cao .........................................................83
3.2.1. Các thành phần dự phòng .................................................................83
3.2.2. Các đường dẫn dự phòng ..................................................................84
3.2.3. Dịch vụ dự phòng .............................................................................85
3.2.3. Một số chiến lược dự phòng cho topo ...............................................88
3.3. Một số dịch vụ mạng ứng dụng cho giải pháp ........................................91
3.3.1. Giao thức cấu hình máy chủ động DHCP .........................................91
3.3.2. Dịch vụ tên miền DNS......................................................................93
KẾT LUẬN.......................................................................................................96
1. Các kết quả đạt được..................................................................................96
2. Hướng phát triển đề tài...............................................................................96

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................97


LỜI NÓI ĐẦU
Tin học và viễn thông là hai thành phần cốt lõi của công nghệ thông tin. Trong
những năm gần đây, nhiều dự án phát triển Công nghệ thông tin ở nước đã được
triển khai theo các giải pháp tổng thể trong đó tích hợp hạ tầng truyền thông máy
tính với các chương trình tin học ứng dụng. Mạng máy tính không còn là một
thuật ngữ thuần tuý khoa học mà đang trở thành một đối tượng nghiên cứu, ứng
dụng trên tất cả các lĩnh vực. Nhu cầu hiểu biết về mạng máy tính ngày càng cao
không chỉ dừng ở mức người sử dụng mà còn là tâm điểm với mong muốn đi sâu
hơn để làm chủ hệ thống.
Mạng Internet từ khi ra đời đến nay đã phát triển mạnh mẽ cả về quy mô và
nội dung. Chính sự bùng nổ các nội dung trên mạng đồng thời với việc gia tăng
theo 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 lại gia
tăng mãnh liệt. Cho nên, vấn đề tìm giải pháp để đáp ứng sự gia tăng nhu cầu
thông tin và chất lượng dịch vụ là cần thiết. Do đó, mục đích đồ án tốt nghiệp của
em là nhằm tìm hiểu về các giải pháp công nghệ cho các yêu cầu trên. Vì vậy em
chọn đề tài "Tìm hiểu về mạng phân phối nội dung".
Với sự cố gắng trong thời gian qua đồ án của em đã hoàn thành. Nhưng do còn
nhiều hạn chế về thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế, em không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng ý kiến của thầy cô và các
bạn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Văn Quyền đã giúp đỡ tận tình để em có
thể hoàn thành đồ án này.


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MẠNG PHÂN PHỐI NỘI DUNG
1.1. Giới thiệu chung về mạng phân phối nội dung CDN

1.1.1. Giới thiệu mạng CDN
CDN (Content Distribution Network – mạng phân phối nội dung) 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. Một giải pháp mạng CDN cho phép các
doanh nghiệp , các nhà cung cấp dịch vụ nội dung điều khiển và quản lý nội dung
của họ. Nội dung được lưu trữ ở phía biên mạng trong các server sao lưu gần
nhất với đầu cuối người sử dụng để giảm thời gian đáp ứng và tránh tăng lưu
lượng mạng một cách đột ngột. Do vậy mà băng tần khả dụng được sử dụng một
cách tối ưu. Các server sao lưu được định vị cùng với các server gốc. Bộ phân
phối nội dung sẽ phân phối nội dung tới các server sao lưu này từ các server gốc
để tránh tắc nghẽn mạng trong giờ cao điểm. Khi đầu cuối người sử dụng tạo một
yêu cầu nội dung, thì nó sẽ được hướng tới server sao lưu gần nhất. Nếu server
này có nội dung được yêu cầu, thì yêu cầu sẽ được phục vụ từ bộ nhớ cache nội
bộ của server đó.
Mục đích chính của CDN là để tránh các vùng tắc nghẽn trong mạng. Nếu lưu
lượng giữa client (máy khách) và server (máy chủ) không đi qua phần mạng bị
nghẽn thì có nhiều khả năng là tốc độ trưyền sẽ cao hơn. Tuy nhiên, nếu tuyến
kết nối đi qua phần mạng bị nghẽn thì client có thể kết nối với một server thay
thế với đường truyền không bị nghẽn.


Hình 1.1. Hoạt động cơ bản của mạng CDN
Khái niệm cơ bản của mạng CDN được mô tả trong hình 1.1, minh hoạ kết nối
giữa client và server qua một mạng sương sống (backbone). Tuyến kết nối giữa
client và server bị nghẽn. Tuy nhiên, giả sử rằng có một server khác có thể tạo
một kết nối tốt hơn với client đó, và client này có thể lấy được toàn bộ thông tin
cần thiết từ server này thay vì từ server gốc. Trong trường hợp này, nếu client kết
nối với server thứ hai thì tốc độ kết nối sẽ tốt hơn nếu như kết nối với server gốc.

Hình 1.2. Cấu hình một mạng CDN đặc trưng
Nếu ta có thể khiến cho client kết nối với server thay thế, và thiết lập một hệ
thống mà trong đó các server thay thế có thể đáp ứng một phần lớn các yêu cầu
từ client, ta có thể tránh được phần tắc nghẽn trong mạng và giảm thiểu thời gian
đáp ứng của mạng. Tuy nhiên, mỗi server chỉ tốt với một số client chứ không
phải là tất cả. Do vậy, để có thể đáp ứng tất cả các client trong mạng, ta sẽ cần
không chỉ một mà là nhiều server sao lưu như minh hoạ ở hình 1.2, mô tả ba
nhóm client, mỗi nhóm lại được kết nối với một server sao lưu khác nhau. Server
gốc có thể được sử dụng để đáp ứng yêu cầu các client còn lại.
Hình 1.2 minh hoạ một mạng CDN đặc trưng. Mạng CDN bao gồm nhiều nút
thay thế được đặt tại các vị trí thích hợp để mỗi client có thể kết nối một cách tốt
nhất tới một hay nhiều nút thay thế. Mỗi client sẽ được kết nối tới một nút thay


thế này và tốc độ kết nối sẽ được đảm bảo ngay cả khi tuyến kết nối giữa client
và server gốc bị nghẽn. Mỗi nút thay thế có thể gồm một hay nhiều server saolưu.
Cách tiếp cận này giảm thiểu khả năng nghẽn mạng và nâng cao chất lượng dịch
vụ của mạng. Một lợi ích nữa của CDN là khả năng xử lý của các server sao lưu
sẽ bổ sung cho khả năng của server gốc và do vậy hệ thống có thể đáp ứng yêu
cầu của nhiều client hơn là nếu chỉ có server gốc. Như vậy, CDN có thể cải thiện
một cách đáng kể khả năng mở rộng của bất cứ ứng dụng mạng nào.
1.1.2. Hiệu quả của CDN
Giải pháp CDN có thể giúp tránh phần nghẽn mạng nếu có thể đáp ứng yêu
cầu của client từ các nút thay thế. Do vậy, hiệu quả của giải pháp CDN phụ thuộc
phần lớn vào xác suất nút thay thế có thể thực sự đáp ứng được yêu cầu của
client. Nếu server thay thế không thể đáp ứng yêu cầu của client, server thay thế
sẽ phải trao đổi với server gốc để tải các thông tin cần thiết. Khả năng tuyến kết
nối giữa server thay thế và server gốc dùng chung một số link với tuyến kết nối
giữa client và server gốc thường rất cao, và các link này có khả năng bị nghẽn. Vì
vậy, mỗi lần server thay thế không đáp ứng được yêu cầu của client thì hiệu suất

của hệ thống sẽ giảm. Trong trường hợp này, thời gian đáp ứng của hệ thống khi
client kết nối với server thay thế sẽ còn tồi hơn nếu kết nối trực tiếp với server
gốc vì server thay thế còn làm việc đáp ứng yêu cầu của client chậm trễ thêm do
chi hoạt động với chức năng của một nút chuyển tiếp.
Tóm lại, tính hiệu quả của mạng CDN phụ thuộc rất nhiều vào tỷ lệ đáp ứng
thành công của server thay thế. Tỷ lệ đáp ứng thành công là xác suất mà yêu cầu
của client được đáp ứng hoàn toàn bởi server thay thế mà không cần bất kỳ trao
đổi thông tin nào giữa server thay thế và server gốc. Với những ứng dụng có tỷ lệ
đáp ứng thành công cao, nhiều khả năng là CDN sẽ cải thiện được thời gian đáp
ứng. Với những ứng dụng có tỷ lệ đáp ứng thành công thấp, giải pháp CDN sẽ
không đem lại hiệu quả nào.
Lưu lượng mạng chủ yếu tạo ra bởi quá trình trao đổi dữ liệu giữa client và
server. Dữ liệu này có thể có dạng tĩnh (static) hoặc dạng động (dynamic). Dữ
liệu tĩnh được định nghĩa là dữ liệu không thay đổi theo thời gian hoặc chỉ thay


đổi một cách từ từ. Dữ liệu động là dữ liệu chỉ thay đổi theo thời gian với mức độ
cao hơn. Sự “nhanh” hay “chậm” ở đây còn phụ thuộc vào tính chất của kết nối
giữa các nút thay thế và của server gốc.
Ứng dụng thường có cả dữ liệu tĩnh và dữ liệu động. Nếu dữ liệu tĩnh chiếm
phần lớn thì năng lực ứng dụng sẽ được nâng cao với giải pháp CDN. Trong
trường hợp này, server thay thế sẽ thay thế tạm thời dữ liệu tĩnh và cung cấp cho
client theo yêu cầu. Ngược lại, nếu dữ liệu động chiếm đa số thì các server thay
thế phải đảm bảo là dữ liệu phải nhất quán với dữ liệu tại server gốc. Việc phải
đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu tại server thay thế có thể làm giảm lợi ích của
việc sử dụng giải pháp CDN. Không phải là loại dữ liệu động nào cũng có thể
được thay thế tại server thay thế một cách có hiệu quả. Tuy nhiên, cũng có một
số loại dữ liệu động có thể được thay thế một cách có hiệu quả và như vậy rất
nhiều ứng dụng mạng sẽ được cải thiện nhờ giải pháp này.
1.1.3. Ứng dụng mạng phù hợp và không phù hợp với CDN

1.1.3.1. Ứng dụng mạng phù hợp với CDN
Nhiều loại ứng dụng có tính chất phù hợp với giải pháp CDN. Phần lớn ứng dụng
mạng là ứng dụng Web. Ứng dụng Web có nhiều dữ liệu tĩnh, như hình ảnh, các
tệp HTML tĩnh, là một ứng cử viên cho giải pháp CDN. Một số loại dữ liệu động
thường gặp trên ứng dụng Web, như thong tin về người sử dụng hay kết quả của
một số truy vấn thường gặp, có thể được cải thiện nếu sử dụng CDN. Việc tải các
tệp tĩnh có kích thước lớn, như tệp nhạc hoặc phim ảnh, cũng có thể được cải
thiện rõ rệt nếu triển khai trên nền CDN. Ngoài các ứng dụng kể trên, giải pháp
CDN còn có thể dùng cho các ứng dụng mua hàng trực tuyến cũng như giảm thời
gian tải các thông tin quảng cáo trong một trang Web.
Ứng dụng Web không phải là những ứng dụng duy nhất hưởng lợi từ giải pháp
CDN. Các dịch vụ internet truyền thống như tải tệp hay thư điện tử cũng có thể
tận dụng các lợi ích của các server thay thế. Truy nhập các dịch vụ tìm kiếm cũng
sẽ nhanh hơn với CDN, và phần lớn ứng dụng như quản lý lịch làm việc hay cập
nhật thông tin chứng khoán cũng vậy.


1.1.3.2. Ứng dụng mạng không phù hợp với CDN
Không phải ứng dụng nào cũng thích hợp với CDN. Những ứng dụng yêu cầu
cập nhật dữ liệu một cách thường xuyên hoặc chia sẻ dữ liệu đều không thích
hợp với CDN. Ví dụ, một phòng chat trong đó dữ liệu từ nhiều nơi được kết hợp
theo trình tự thời gian sẽ không thấy được lợi ích của việc có nhiều server thay
thế.
Các ứng dụng yêu cầu có truy nhập song song từ nhiều nơi khác nhau cũng
không thich hợp với CDN. Các ứng dụng mà trong đó ngữ nghĩa giao dịch có ý
nghĩa quan trọng sẽ không phù hợp với CDN. Mặc dù giao dịch có thể thực hiện
một cách phân tán, thực hiện giao dịch ở một nơi sẽ hiệu quả hơn nhiều. Do vậy,
CDN có lẽ không phù hợp lắm với các úng dụng ngân hàng.
Các ứng dụng đòi hỏi tính bảo mật cao cũng không thích hợp với CDN. Việc
xử lý thẻ tín dụng có thể được xử lý tại các server thay thế, tuy nhiên các server

này phải được tin cậy và có độ bảo mật cao (như tại server gốc) sẽ dễ dàng hơn
nhiều nếu phải đảm bảo bảo mật tại nhiều server tại nhiều vị trí khác nhau.
Mặc dù vậy, đa số ứng dụng vẫn thích hợp với CDN. Rất nhiều ứng dụng có
một số chức năng có thể chuyển tới server thay thế. Các ứng dụng này vẫn có thể
ứng dụng CDN để cải thiện hoạt động của một số chức năng. Ví dụ, một cửa
hàng trực tuyến có hai chức năng chính là: bày và bán hàng. Chức năng “bày
hàng” cho phép người mua xem các mặt hàng và chọn mặt hàng cần mua. Chức
năng “bán hàng” thực hiện việc mua bán thực sự, ví dụ như xử lý thông tin thẻ
tín dụng. Với ứng dụng này, chức năng “bày hàng” có thể được chuyển xuống
các server thay thế, còn chức năng “bán hàng” được để tại server gốc. Vì phần
lớn hoạt động liên quan đến phần “bày hàng”, việc sử dụng các server thay thế sẽ
nâng cao chất lượng dịch vụ một cách đáng kể.
1.1.4. Các thành phần của giải pháp CDN
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. Việc thiết kế này bao gồm


một số phương pháp cho phép một nút mạng hỗ trợ nhiều người sử dụng hơn là
nếu chỉ dùng một máy chủ.
Thành phần tiếp theo của một giải pháp CDN là kỹ thuật định tuyến yêu cầu
của người sử dụng đến một nút thay thế. Việc định tuyến này được thực hiện với
một số kỹ thuật như sử dụng dịch vụ tìm kiếm địa chỉ mạng, sửa đổi giao thức
định tuyến mạng hay sửa đổi ứng dụng mạng một cách phù hợp. Khả năng sử
dụng một hay nhiều kỹ thuật này còn tuỳ vào môi trường mạng CDN.
Nhằm đạt được 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 3 của giải pháp CDN là việc đánh giá hoạt động mạng.
Vì nhiệm vụ của mỗi nút mạng là thay thế nội dung của nút gốc, thành phần
thứ tư của mạng CDN là kỹ thuật nhằm đảm bảo sự toàn vẹn và nhất quán của
nội dung tại các nút thay thế và nút gốc. Ngoài ra, cơ sở hạ tầng mạng kết nối nút
thay thế và nút gốc là thành phần thứ 5 của mạng CDN.
Thành phần tiếp theo là hệ thống tính cước. Hệ thống này có nhiệm vụ thu
thập các thông tin từ các thành phần của mạng CDN liên quan đến phân phối dữ
liệu tới người sử dụng và tới các mạng CDN ngang cấp. Các thông tin này được
xử lý bởi hệ thống tính cước để làm hoá đơn cho khách hàng. Các mạng CDN
trao đổi dữ liệu này với các mạng CDN ngang cấp qua cổng tính cước ngang cấp
để tính hoá đơn qua lại. Thành phần cuối cùng là hệ thống quản lý mạng CDN.
Thành phần này cho phép quản lý toàn bộ hoạt động của mạng CDN từ trung
tâm.
1.1.5. Môi trường ứng dụng của mạng CDN
1.1.5.1 Mạng công ty
Môi trường mạng công ty liên quan đến các mạng trong các công ty lớn như
IBM, Intel. Các công ty này có một số chi nhánh tiêu biểu được đặt tại các trung
tâm lớn. Cấu hình mạng tiêu biểu này bao gồm một số các mạng đặt tại các trung


tâm của công ty (gọi là mạng trung tâm hay mạng campus) được kết nối với nhau
bởi một mạng xương sống. Mạng xương sống này bao gồm các đường dây thuê
riêng được công ty thuê từ công ty viễn thông hoặc ISP. Nhìn chung, các mạng
campus hoạt động tốc độ cao hơn nhiều so với mạng xương sống.
Các mạng trung tâm của công ty thường được kết nối qua một bộ định tuyến
truy nhập tới một hoặc nhiều ISP. Một ISP có thể hỗ trợ nhiều công ty, mỗi công
ty được kết nối tới ISP đó bằng một bộ định tuyến truy nhập.
Trong một công ty, việc sử dụng các mạng CDN cho phép một số ứng dụng có
thể tạo ra lợi nhuận rất lớn. Nếu tại mỗi vùng trung tâm khác nhau đều có các

server thay thế khả dụng, thì các nhân viên trong công ty có thể kết nối tương đối
tốt với một trong các nút thay thế đó. Do có các server thay thế này nên khả năng
truy nhập đến các ứng dụng được cài đặt trong các vùng trung tâm của công ty là
rất lớn và do đó các ứng dụng này có thể tạo ra lợi nhuận lớn hơn. Nếu các tắc
nghẽn cổ chai trong mạng xảy ra, nên đặt các nút thay thế làm việc quanh các
điểm tắc nghẽn đó chứ không đặt một nút thay thế tại mỗi vùng trung tâm của
công ty.
Trong một mạng công ty, việc điều khiển quản lý phải được bao trùm trên
toàn bộ các ứng dụng được cài đặt trong mạng, đó là toàn bộ các ứng dụng cần
thiết cho hoạt động của mạng. Nếu công ty này phát triển một ứng dụng mới
hoặc đang nâng cấp một ứng dụng hiện có, thì họ có thể thay đổi cấu trúc mạng
để có được các chức năng của mạng phân phối nội dung. Và công ty đó phải có
điều khiển hoàn chỉnh đối với phương thức hoạt động và khai thác mạng CDN
cho các ứng dụng nội bộ của công ty đó.
1.1.5.2. Mạng ISP
ISP (Internet Service Provider- Nhà cung cấp dịch vụ Internet) cung cấp một
kết nối mức mạng tiêu biểu cho các khách hàng của họ. Trong chức năng này,
ISP không điều khiển trên khắp các ứng dụng trong mạng của họ. Tuy nhiên, ISP
lại có điều khiển trên khắp cấu hình của các giao thức định tuyến và bất kỳ server
nào cần thiết để tự điều hành mạng của họ.


Đối với các ISP chỉ cung cấp các kết nối mức mạng cho khách hàng của họ thì
việc đưa ra khái niệm CDN là không thích hợp. Tuy nhiên, nhiều ISP cung cấp
không phải chỉ một kết nối mức mạng đơn giản tới khách hàng. Đối với nhiều
kiểu ứng dụng phổ biến, ISP có thể lắp đặt các nút thay thế. Các nút thay thế ứng
dụng này cho phép làm giảm thời gian đáp ứng của ứng dụng, cũng như băng
thông cần thiết qua mạng ISP. Một số các nút thay thế có thể cung cấp các chức
năng khác, như bảo vệ chống lại các thư rác hoặc lọc bỏ nội dung không được
chấp nhận.

Ưu điểm của mạng ISP triển khai giải pháp phân phối nội dung đó là nó có chi
phí tương đối rẻ so với mạng của công ty hoặc nhà cung cấp dịch vụ nội dung.
Các ISP này vẫn phải chịu các chi phí cho việc điều hành và quản lý các nút thay
thế khác nhau.
1.1.5.3. Mạng nhà cung cấp CDN
Nhà cung cấp dịch vụ phân phối nội dung (CDSP- Content Distribution
Service Provider) là một tổ chức điều hành số lượng lớn các nút thay thế tại rất
nhiều các vị trí trên mạng Internet. Các khách hàng của các nhà cung cấp dịch vụ
này cũng là các tổ chức cung cấp các ứng dụng trên khắp mạng Internet.
Giống như ISP, CDSP không điều khiển trên khắp các ứng dụng được triển
khai bởi các khách hàng của họ. Vì vậy, CDSP cần chọn một tập các ứng dụng
mà sẽ được hỗ trợ tại các nút thay thế cho các khách hàng. Các ứng dụng phổ
biến nhất được hỗ trợ bởi các CDSP đó là các web server và server đa phương
tiện (âm thanh/hình ảnh). Đối với các web server, rất nhiều CDSP cung cấp các
dịch vụ cho phép tải về các hình ảnh đang được yêu thích từ một nút thay thế chứ
không phải web server gốc.
1.2. Kiến trúc nút có khả năng mở rộng
Về cơ bản, việc thiết kế một nút mạng CDN có khả năng mở rộng là làm thế
nào để người sử dụng có cảm giác rằng chỉ có một ứng dụng server duy nhất tại
nút mạng CDN đó , trong khi trên thực tế, nút mạng có thể gồm nhiều ứng dụng
server chạy trên nhiều server khác nhau. Khi nút mạng CDN nhận được yêu cầu


của khách hàng, nó xử lý yêu cầu này bằng cách kích hoạt ứng dụng trên một
trong số các thiết bị độc lập đó.
1.2.1. Thiết bị cân bằng tải
Sử dụng bộ cân bằng tải cho một nhóm server là kỹ thuật phổ biến nhất cho
phép tạo ra một server ảo (nhìn từ phía khách hàng). Cấu hình mạng sử dụng bộ
cân bằng tải được sử dụng trong hình 1.3.

Hình 1.3. Cấu hình mạng sử dụng bộ cân bằng tải
Các khách hàng trao đổi thông tin với nút mạng CDN qua một mạng bên
ngoài. Một bộ cân bằng tải được sử dụng để kết nối các server qua một mạng
LAN tốc độ cao ra mạng bên ngoài. Cả nút mạng CDN được gán một địa chỉ duy
nhất, và các khách hàng trao đổi thông tin với server theo địa chỉ này. Các thiết
bị khác nhau có thể có cùng hoặc khác địa chỉ, phụ thuộc vào nhu cầu của mạng
cụ thể và các giao thức truyền tải. Thường thì địa chỉ thiết bị của nút là địa chỉ
của bộ cân bằng tải. Một ưu điểm của bộ cân bằng tải đó là nó có thể đặt giữa
khách hàng và server một cách trong suốt, nghĩa là sự hiện diện của bộ cân bằng
tải hoàn toàn không có ảnh hưởng gì đến hoạt động khách hàng cũng như các
server bên trong.
Khi nhận được yêu cầu từ khách hàng, bộ cân bằng tải xác định xem server
nào trong số các server trong mạng CDN thành phần sẽ phục vụ yêu cầu đó. Sau
đó, yêu cầu của khách hàng được chuyển tiếp tới server được bộ cân bằng tải
chọn lựa. Nếu khách hàng đang thiết lập kết nối tới mạng CDN đó, bộ cân bằng


tải hướng khách hàng tới một trong số các server đã được lựa chọn để tạo nên sự
phân phối tải lưu lượng một cách đồng đều. Khi khách hàng đã được hướng tới
một server cụ thể, bộ cân bằng tải tạo ra một số thông tin trạng thái để cho phép
nó lựa chọn cùng server khi có các yêu cầu tiếp theo của khách hàng đó. Đối với
quá trình trao đổi thông tin ngược lại, từ server tới khách hàng, các gói tin kết
quả được truyền quan bộ cân bằng tải hoặc được truyền theo tuyến khác.
Bộ cân bằng tải sử dụng một phần mềm để tạo ra quyết định phân phối dựa
trên một số các tiêu chuẩn khác nhau. Đối với phía mạng CDN, gồm các server,
tiêu chuẩn được sử dụng là tải lưu lượng gữa các server. Các thông tin khác trong
gói tin được sử dụng để quyết định phương thức phân phối một yêu cầu. Khối
lượng thông tin được sử dụng phụ thuộc vào phần mềm của bộ cân bằng tải. Một
số bộ cân bằng tải chỉ nhìn vào các tiêu đề lớp mạng và lớp truyền tải để tạo ra
các quyết định phân phối, một số bộ cân bằng tải lại dựa vào thông tin lớp ứng

dụng để tạo ra quyết định tốt hơn, và các bộ cân bằng tải khác có thể đặt proxy
bên trong nó để tạo ra các quyết định phân phối.
Đặc tính trong suốt của bộ cân bằng tải tạo ra một giải pháp rất hấp dẫn cho
việc cân bằng tải trong thiết kế mạng CDN có khả năng mở rộng. Tuy nhiên, bộ
cân bằng tải có thể trở thành điểm xảy ra sự cố. Thiết bị này phải xử lý tất cả các
yêu cầu gửi tới nút mạng CDN. Vì vậy, việc thiết kế cần cân nhắc sao cho bộ cân
bằng tải không trở thành một điểm nghẽn cổ chai.
1.2.2. Quảng bá và phân lọc
Một phương pháp khác được sử dụng để định hướng các yêu cầu của khách
hàng tới một trong các server là phương pháp quảng bá và phân lọc. Trong
phương pháp này, yêu cầu được gửi một cách dễ dàng tới tất cả các server trong
mạng, và phải có một giao thức được sử dụng giữa các server đó để đảm bảo
rằng chỉ một trong các server đó xử lý yêu cầu được gửi tới. Một ví dụ đơn giản
về giao thức đó là mỗi server lưu một danh sách các địa chỉ của các khách hàng
mà nó sẽ phục vụ. Các yêu cầu từ các khách hàng khác sẽ bị lọc bỏ. Nếu một tập
các địa chỉ khách hàng được sử dụng bởi hai server nào đó và mỗi địa chỉ khách


hàng thuộc về một trong hai server đó, thì mỗi khách hàng dễ dàng được ánh xạ
tới một trong hai server đó.
Ưu điểm của phương pháp quảng bá và phân lọc đó là nó không yêu cầu bộ xử
lý ngoại vi nào và vì vậy tránh được tình trạng sự cố tại một điểm đơn. Hạn chế
chính của phương pháp này là phân phối tải trên các server khác nhau không
được cân bằng.
1.2.3. Máy chủ (server) địa chỉ thông minh
Do hầu hết các giao thức mạng đều kết hợp chặt chẽ với việc thông báo địa chỉ
và tên thiết bị, nên cho phép định hướng các khách hàng tới các thiết bị server
khác nhau trong thời gian biên dịch từ tên thiết bị tới địa chỉ thiết bị. Trước khi
khách hàng trao đổi thông tin với server, nó cần tiến hành tra địa chỉ để biên dịch
tên thiết bị sang địa chỉ thiết bị. Tại bước này, các khách hàng khác nhau được

cung cấp các địa chỉ thiết bị khác nhau để định hướng chúng tới các server khác
nhau.
Ưu điểm của phương pháp sử dụng server địa chỉ đó là nó không yêu cầu một
thiết bị riêng biệt trước mỗi server. Do đó các server được đặt tại các vị trí khác
nhau và phương pháp này có được sử dụng để chuyển hướng yêu cầu trong một
mạng CDN hay trong phạm vi một nút mạng CDN. Tuy nhiên, trong một số
trường hợp, một số các ứng dụng của khách hàng bỏ qua giai đoạn biên dịch địa
chỉ. Việc bỏ qua giai đoạn biên dịch địa chỉ có thể xảy ra bởi vì khách hàng có
thể đã lưu giữ một địa chỉ thiết bị được cung cấp trước đó bởi server địa chỉ hoặc
khách hàng đó đã được cung cấp địa chỉ thiết bị chứ không phải tên thiết bị.
Các giao thức mạng khác nhau yêu cầu biên dịch địa chỉ tại các thời điểm khác
nhau. Trong giao thức TCP/IP, quá trình biên dịch được thực hiện nhờ sử dụng
một chuỗi các server tên miền trước khi thiết lập kết nối thực sự của khách hàng.
Với giao thức LANE qua ATM, quá trình biên dịch địa chỉ được thực hiện tương
tự như trước khi thiết lập kênh ảo cho phiên truyền thông.
1.2.4. Thiết bị khách hàng thông minh
Với phương pháp này, mỗi thiết bị client sẽ được cung cấp một tập các server
mà khách hàng đó có thể sử dụng cho việc trao đổi thông tin. Sau đó, client sẽ


lựa chọn một server có thể đáp ứng nhu cầu của nó. Việc lựa chọn một server
thích hợp cho khách hàng được thực hiện trong rất nhiều kiểu ứng dụng để đảm
bảo tránh được các sự cố của một thiết bị server đơn lẻ. Ví dụ, khách hàng sử
dụng dịch vụ tên miền thường được cấu hình với hai hoặc ba server tên miền, và
nó lựa chọn một server khả dụng nhất trong số các server đó. Sự lựa chọn này
được thực hiện hoặc tại giai đoạn mà server địa chỉ được sử dụng để biên dịch
tên các thiết bị thành các địa chỉ mạng, hoặc giai đoạn mà tên thiết bị truyền
thông thực tế được thiết lập.
Khi lựa chọn được thực hiện tại giai đoạn mà xảy ra quá trình biên dịch từ tên
thiết bị thành địa chỉ, server địa chỉ cần trả lại các địa chỉ mạng của tất cả các

server của nút mạng CDN. Sau đó, client có thể chọn một cách ngẫu nhiên hay
bằng cách quay vòng để chọn ra các server đó.
Khi lựa chọn được thực hiện tại thời điểm khi mà phiên truyền thông được
thiết lập, client gửi một yêu cầu tới các server của nút mạng CDN. Tất cả server
đều trả lời client và client sẽ lựa chọn một trong các server đó để thực hiện kết
nối. Ví dụ, client sẽ thực hiện kết nối với server có đáp ứng sớm nhất. Quá trình
thiết lập kết nối tiếp theo sẽ không ảnh hưởng tới các server khác.
1.2.5. Giao thức chuyển hướng yêu cầu
Khi thiết bị client được quyền lựa chọn server, các server bị phụ thuộc vào
cách thức hoạt động của thiết bị client để có thể đưa ra một lựa chọn chính xác.
Nếu thiết bị client không được bảo mật đầy đủ, thiết bị client có thể bị lợi dụng
để tạo ra sự mất cân bằng tải trên các thiết bị server.
Một phương thức thay thế khác để các server của nút mạng CDN có thể tự đưa
ra quyết định là sử dụng giao thức chuyển hướng yêu cầu. Khi client gửi một bản
tin thiết lập phiên truyền tin tới nút CDN, một thiết bị trong nút mạng CDN này
sẽ lựa chọn một trong số các server trong mạng đó. Sau đó khách hàng liên lạc
với server đã được lựa chọn để thực hiện kết nối.
Phương pháp chuyển hướng này được sử dụng trong giao thức HTTP, mặc dù
nó cũng có thể được thiết kế tại các lớp khác của bộ giao thức.


1.2.6. Truy nhập song song
Một phương pháp khác có thể được áp dụng đối với thiết bị khách hàng thông
minh là duy trì liên lạc đồng thời với nhiều server. Trong phương pháp này, giả
sử khách hàng cần tạo ra nhiều yêu cầu đối với một server trong suốt các giai
đoạn khác nhau của phiên truyền tin. Khi thiết bị khách hàng nhận được thông tin
là trong một mạng CDN thành phần có nhiều server, nó sẽ gửi cho mỗi server
một yêu cầu khác nhau. Khi yêu cầu đó đã gửi thành công, khách hàng gửi yêu
cầu tiếp theo tới cùng server đó. Các server có thể đáp cứng nhanh chóng một
phần lớn các yêu cầu của khách hàng, và đáp ứng chậm một số ít các yêu cầu.

Nếu tất cả các thiết bị khách hàng đều sử dụng phương pháp truy nhập song
song, thì tải trên các server sẽ bị mất cân bằng.
Phụ thuộc vào các yêu cầu thực tế và hiệu năng mạng mà có thể kết hợp một
hoặc nhiều kỹ thuật đã trình bày ở trên để đưa ra được một giải pháp được sử
dụng để thiết kế một mạng CDN thành phần có khả năng mở rộng cao.
1.3. Kiến trúc Web có khả năng mở rộng
1.3.1. Thiết bị chia tải ( cân bằng tải)
Giải pháp đầu tiên để thiết kế một website có khả năng mở rộng đó là sử dụng
bộ cân bằng tải. Trong giải pháp này lại có rất nhiều cách mà bộ cân bằng tải có
thể được sử dụng cho bộ web- server có khả năng mở rộng. Bộ cân bằng tải có
thể đóng vai trò la một web thay thế trong mạng CDN, hoặc có thể chỉ là một
điểm chuyển tiếp để chuyển tiếp các gói tin tới một trong các server khác.
1.3.1.1. Bộ cân bằng tải làm một server thay thế
Khi được sử dụng như là một thay thế, bộ cân bằng tải là một thiết bị tương
đương với tên toàn cầu là www.company.com. Các web server thực tế, A, B, và
C được cấp phát các địa chỉ IP khác nhau đối với công ty đó, một cấu hình ví dụ
được chỉ ra trong hình 1.4. Giả sử rằng công ty đó đã quyết định công bố địa chỉ
IP 200.0.0.129 như là địa chỉ IP ngoài. Hay nói cách khác, công ty này sẽ thông
báo tới dịch vụ tên miền internet rằng tên thiết bị www.company.com tương ứng
với địa chỉ IP 200.0.0.129. Đối với các web server, như A.company.com,
B.company.com, C.company.com trong hình 1.4 sử dụng các địa chỉ IP tương


ứng là 200.0.0.2, 200.0.0.3, và 200.0.0.4. Bộ cân bằng tải kết nối các thiết bị A,
B, và C qua mạng con, và địa chỉ IP của giao diện được kết nối tới mạng con là
200.0.0.1. Việc ánh xạ giữa các tên miền của các địa chỉ IP của các wev server,
A, B, và C có thể được thông báo tới hệ thống tên miền công cộng, hoặc công ty
có thể lựa chọn một ánh xạ riêng.

Hình 1.4. Cấu hình mạng ví dụ

Khi khách hàng muốn kết nối tới website của công ty này, khách hàng yêu
cầu hệ thống tên miền Internet xác định đúng địa chỉ IP của www.company.com.
Khách hàng được cung cấp một địa chỉ IP 200.0.0.129 và kết nối tới bộ cân bằng
tải. Bộ cân bằng tải chấp nhận kết nối, sau khi khách hàng hoàn thành thủ tục bắt
tay TCP và cung cấp URL (Uniform Resource Identifer - Nhận dạng tài nguyên
đồng nhất) tài nguyên đang được truy nhập tại CDN đó. Tại thời điểm này, nút
thay thế quyết định web server nào trong số ba web server đó được phục vụ yêu
cầu. Nó thiết lập một kết nối TCP riêng tới web server được lựa chọn. Sau đó bộ
cân bằng tải sao chép lại bất kỳ dữ liệu nào được trao đổi giữa client và web
server được lựa chọn.
Khi được sử dụng như một server thay thế, bộ cân bằng tải có độ linh hoạt cao
nhất trong việc xác định cách định hướng client tới các server khác nhau. Nó
quyết định định tuyến client dựa trên các nội dung mà các client yêu cầu, ví dụ
tất cả các yêu cầu hình ảnh được phục vụ tại web server A, trong khi tất cả các


tệp âm thanh được phục vụ tại web server B. Nó cũng có thể định tuyến dựa trên
các cookie được đặt trên trình duyệt của client.
1.3.1.2. Vấn đề bảo mật và khả năng chịu sự cố trong việc cân bằng tải
Khi bộ cân bằng tải được sử dụng trong một mạng các server, sự cố của bộ cân
bằng tải có thể làm cho mạng các server đó trở thành không thể truy nhập được,
cho dù là các server trong mạng vẫn hoạt động bình thường. Một phương pháp để
khắc phục được vấn đề này chính là thiết kế mạng có khả năng dự phòng. Do đó
mỗi mạng cần có một bộ cân bằng tải dự phòng, khi có sự cố xảy ra đối với bộ
cân bằng tải chính thì bộ cân bằng tải dự phòng sẽ tự động thay thế.
Phương pháp cơ bản để mở rộng khả năng chịu sự cố được chỉ ra trong hình
1.5. Mạng ngoài được kết nối tới một mạng bởi ít nhất hai bộ định tuyến, mỗi bộ
định tuyến có một liên kết truy nhập riêng của nó. Trong trường hợp một trong
hai liên kết đó bị hỏng, thì liên kết còn lại sẽ vẫn cung cấp kết nối. Trong trường
hợp một trong hai bộ định tuyến bị hỏng, bộ định tuyến còn lại sẽ vẫn cung cấp

kết nối. Các bộ định tuyến này được kết nối tới ít nhất hai bộ cân bằng tải qua
một mạng LAN. Mỗi bộ cân bằng tải lại được kết nối tới các server (ít nhất là hai
server) qua một mạng LAN khác. Để mở rộng độ tin cậy thì phải sử dụng nhiều
hơn một mạng LAN. Trong trương hợp này, mỗi bộ định tuyến/bộ cân bằng tải
cần sử dụng một giao diện riêng biệt để kết nối với mỗi mạng LAN đó.

Hình 1.5. Mạng có khả năng dự phòng


Khi tất cả các phần tử trong hệ thống đều có dự phòng, sẽ cho phép tối thiểu hoá
các sự cố trong mạng. Trong trường hợp một thiết bị hỏng, thiết bị dự phòng sẽ
thay thế. Thiết bị dự phòng có thể hoạt động trong chế độ chờ, nghĩa là nó chỉ
được sử dụng khi thiết bị chính bị hỏng. Một phương pháp phổ biến khác là sử
dụng tất cả các thiết bị dự phòng của một phần tử khi chúng có khả năng sử
dụng. Khi một thiết bị bị hỏng, hệ thống vẫn có thể tiếp tục hoạt động với hiệu
năng kém hơn.
Trên mạng Internet ngày nay có rất nhiều các tin tặc và người sử dụng có dã
tâm, do vậy mạng các server phải cung cấp các kỹ thuật bảo mật thích hợp để
chống lại các thâm nhập của các tin tặc.
Trong mạng web server, một phương pháp bảo mật đó là triển khai một hay
nhiều bức tường lửa (firewall). Bức tường lửa chỉ cho phép truy nhập hạn chế tới
các server trong mạng từ các vị trí khác nhau. Để mở rộng được khả năng chịu
lỗi thì mỗi tường lửa này cũng nên có một tường lửa dự phòng.
Giữa các bộ định tuyến kết nối mạng thành phần với mạng ngoài và các bộ
cân bằng tải cần ít nhất một tập các tường lửa. Nhóm các tường lửa này chỉ cho
phép lưu lượng có đích là địa chỉ IP được thông báo toàn cầu của mạng các
server đó được chuyển tới bộ cân bằng tải. Phụ thuộc vào bản chất của bộ cân
bằng tải mà một tập các tường lửa khác có thể được yêu cầu để đảm bảo rằng chỉ
các bộ cân bằng tải được gửi các gói tin tới các server. Tập các server khác được
đặt giữa các server và các bộ định tuyến truy nhập ngoài cho các tuyến ngoài để

đảm bảo rằng chỉ các gói tin xuất phát từ các cổng trong server được lựa chọn
mới được đi qua. Mạng các server này cũng có các cổng giao tiếp quản lý hoặc
có kết nối riêng tới các mạng khác cũng được điều hành bởi cùng nhà điều hành
mạng.
1.3.2. Quảng bá và phân lọc
Phương pháp quảng bá và phân lọc là một phương thức cho phép nhiều server
cùng làm việc với nhau mà không cần có bộ cân bằng tải nào. Phương pháp này
yêu cầu phải xử lý giao thức mạng cụ thể tại mỗi server phụ trợ, nhưng bộ cân
bằng tải có thể được thay thế bởi một bộ định tuyến cấu hình nhỏ. Kỹ thuật này


dựa trên một thực tế là các mạng LAN có khả năng hỗ trợ một kỹ thuật cho phép
một gói được quảng bá tới nhiều máy thu trong mạng.
Khi phương pháp này được sử dụng, tất cả các server sử dụng chung một địa
chỉ IP, địa chỉ này được thông báo ra bên ngoài. Mỗi server nhận được một bản
sao của tất cả các gói đã được gửi tới mạng thành phần này. Tuy nhiên, mỗi
server chỉ nhận một số gói để xử lý tiếp và loại bỏ những gói còn lại. Nguyên tắc
nhận gói này được thiết kế sao cho mỗi client được ánh xạ chính xác lên một
trong số các server đó.
Thủ thuật để tất cả các server nhận bản sao của các gói đi tới mạng thành phần
là cấu hình cho bộ định tuyến bên trong có ánh xạ tĩnh giữa địa chỉ IP được công
khai và địa chỉ MAC, bộ định tuyến sẽ quảng bá một gói tin tới tất cả các server.
Thông thường, các bộ định tuyến sử dụng một phương thức động để nhận ra ánh
xạ giữa địa chỉ IP và địa chỉ MAC của một giao diện là giao thức phân giải địa
chỉ ARP (Address Resolution Protocol). Tuy nhiên, trên hầu hết các nền phần
cứng cho phép ghi đè phương pháp ánh xạ động lên ánh xạ được định nghĩa tĩnh.
Để có được khả năng mở rộng khi dùng kỹ thuật này thì địa chỉ IP mà bên ngoài
nhìn thấy phải được ánh xạ cố định tới một địa chỉ MAC quảng bá, từ địa chỉ này
khách hàng có thể liên lạc được với tất cả các server.
Hình 1.6 mô tả một trường hợp trong đó sử dụng kỹ thuật này. Địa chỉ IP ngoài

200.0.0.129 được thông báo tới mạng thành phần, và được định tuyến thông qua
bộ định tuyến truy nhập. Bộ định tuyến truy nhập được cấu hình để ánh xạ địa
chỉ IP ngoài này tới một địa chỉ lớp MAC quảng bá, địa chỉ lớp MAC quảng bá
này gồm các địa chỉ lớp MAC của 3 server. Ba server này có qui tắc phân lọc
như sau:
 Tất cả các client có địa chỉ IP kết thúc bằng 2 bit 00 được ánh xạ tới server
A
 Tất cả các client có địa chỉ IP kết thúc bằng 2 bit 01 được ánh xạ tới server
B
 Tất cả các client có địa chỉ IP kết thúc bằng 2 bit 10 hoặc 11 được ánh xạ
tới server B


Hình 1.6. Phương pháp quảng bá và phân lọc

Do mỗi client chỉ liên lạc với một server nên không có nhiều nhược điểm
trong phương pháp này. Không có bộ cân bằng tải, không cần biên dịch địa chỉ,
nên có ít hơn các thiết bị trong một mạng thành phần. Tuy nhiên, giải pháp này
lại hoạt động không hiệu quả. Do mỗi server phải nhận tất cả các gói tin đến
mạng thành phần, nên các server này phải sử dụng các vòng tròn quyết định xem
đào thải hay xử lý gói. Đối với tất cả các gói bị đào thải, đây là một kết quả lãng
phí. Kết quả là, các server này có khả năng xử lý ít lưu lượng hơn khả năng của
chúng nếu bộ cân bằng tải không được sử dụng.
1.3.3. Máy chủ địa chỉ thông minh
Do giao thức IP yêu cầu mỗi tên miền như là www.company.com được phân
giải thành một địa chỉ IP trước khi truyền tin thực sự, nên server địa chỉ thông
minh có thể được sử dụng trong giai đoạn biên dịch để định hướng các client tới
các thiết bị khác nhau.
Để hiểu rõ cách thức hoạt động của các giải pháp này chúng ta xem xét hoạt
động của hệ thống tên miền DNS (Domain Name System/Service/Server - Hệ

thống/Dịch vụ/Máy chủ tên miền) trong mạng IP. Mỗi tên miền là một tập các
xâu ký tự được tách biệt bởi các dấu chấm; xâu ký tự đầu tiên là tên của thiết bị


và mỗi dấu chấm thể hiện bắt đầu của một miền DNS. Do đó,
www.company.com là một thiết bị có tên www trong miền company.com, miền
company.com lại là một miền con trong miền .com. Quá trình biên dịch tên miền
được thực hiện bởi một số server tên miền. Mỗi miền sẽ có một server tên, các
server này được xem như một nguồn đáng tin cậy để cung cấp cho các tên trong
quá trình biên dịch địa chỉ cho tên miền đó. Các server tên được kết nối theo cấu
trúc hình cây với mối quan hệ bố mẹ- con (parent- child) tương ứng với cấu trúc
của các tên miền. Do đó, server tên miền cho miền company.com sẽ coi server
tên miền của miền .com như là server tên cha của nó. Mỗi server tên biết được
mã nhận dạng của server cấp trên nó (server bố mẹ) và tất cả các server cấp dưới
nó (server con).
Thiết bị khách hàng cần phân giải tên sẽ liên hệ với server tên nội bộ. Server
tên nội bộ này có thể là server tên đáng tin cậy của miền nội bộ hoặc một bản sao
khác của nó. Nếu server tên nội bộ không có thông tin cung cấp cho quá trình
biên dịch, nó sẽ chuyển tiếp yêu cầu đó tới server cấp trên của nó. Sau đó server
tên cấp trên này sẽ quyết định xem chuyển tiếp yêu cầu tới server con của nó hay
chuyển tiếp lên server cấp trên nữa, quyết định này được tạo ra bằng cách so sánh
tên đang được phân giải với miền của server tên. Khi có bản tin trả lời ngược lại,
kết quả phân giải sẽ được lưu lại trong các server tên đó để phục vụ các yêu cầu
tiếp theo.
Có ít nhất ba giải pháp khác nhau dựa trên DNS được sử dụng để phân phối
lưu lượng tới các thiết bị khác nhau.
Giải pháp đầu tiên đó là server tên duy trì tất cả các địa chỉ IP công cộng trong
một tên miền. Sau đó client sử dụng một trong số các tên đó để khởi tạo kết nối.
Server tên miền có thể đổi thứ tự gửi các địa chỉ IP cho các yêu cầu khác nhau.
Client sẽ nhận địa chỉ IP đầu tiên trong danh sách server tên gửi đến để truyền

tin, do đó các client khác nhau sẽ được định hướng tới các server khác nhau.
Giải pháp thứ hai đó là mạng thành phần thông báo tên miền đơn tới mạng
Internet bên ngoài. Giả sử rằng tên được thông báo là www.company.com. Mạng
thành phần này cũng sử dụng một địa chỉ IP hợp lệ cho mỗi server trong mạng


Internet. Giả sử ba địa chỉ được sử dụng là 200.0.0.129, 200.0.0.130, và
200.0.0.131. Khi các client yêu cầu biên dịch tên miền www.company.com thành
địa chỉ IP, thì server tên miền chỉ đưa ra một trong ba địa chỉ trên. Nó cũng yêu
cầu tất cả các server tên khác không lưu giữ quá trình phân giải tên miền
www.company.com. Mỗi bản tin trả lời phân giải tên của server tên có một
trường TTL (time to live), trong trường này lưu trữ thời gian mà thông tin trả lời
có giá trị. Giá trị trong trường TTL này bị giảm đi theo thời gian để làm mất dần
hiệu lực của bản tin đó.
Trong giải pháp thứ ba, mạng thành phần sử dụng bốn tên miền cho một mạng
thành phần. Miền thứ nhất (www.company.com) là một miền được công bố và
được sử dụng bởi khách hàng. Ba miền còn lại chính là tên miền của các server
riêng biệt, A.company.com, B.company.com, và C.company.com. Mỗi thiết bị
này sử dụng ba địa chỉ IP khác nhau là 200.0.0.129, 200.0.0.130, 200.0.0.131.
Khi nhận được một yêu cầu về www.company.com, server tên miền gửi một bản
tin trả lời thông báo rằng tên www.company.com là một bí danh cho ba tên khácA.company.com, B.company.com, và C.company.com. Sau đó, tên đó được phân
giải thành địa chỉ IP tương ứng.
Vấn đề đầu tiên cần xem xét đến khi sử dụng bất kỳ giải pháp nào trong ba
giải pháp trên đó là vấn đề cân bằng tải. Do phải lưu giữ thông tin trong nhiều
server tên trong toàn bộ cấu trúc DNS nên không có mối tương quan mạnh mẽ
giữa yêu cầu nhận được tại server tên miền của mạng thành phần với lưu lượng
tới mạng thành phần đó. Do đó, việc điều khiển lưu lượng tới mỗi server là rất
khó thực hiện. Trong giải pháp thứ hai và thứ ba việc lưu trữ được bỏ qua. Điều
này bắt buộc mỗi yêu cầu phân giải tên miền được chuyển tới server tên miền
đáng tin cậy trong một mạng thành phần, sau đó nó sẽ cố gắng cân bằng tải giữa

các server trong mạng.
Trong mạng Internet thực tế, thậm chí giải pháp này còn cung cấp một mức
điều khiển kém trong việc cân bằng các yêu cầu tới các mạng thành phần khác
nhau. Rất nhiều hoạt động của server tên miền hiện có sẽ lưư trữ các yêu cầu


DNS, thậm chí server tên có thể thiết lập giá trị trường TTL rất thấp trong các
bản tin trả lời của nó.
1.3.4. Phương pháp sửa đổi nội dung
Một phương pháp khác để định hướng các client trong môi trường mạng web
server đó là sửa đổi nội dung trên website đó. Trong web server, các khách hàng
có thể truy nhập đến trang chủ (trang mục lục), và sau đó nhắp chuột vào các liên
kết khác nhau để truy nhập tới các phần khác của trang web. Có thể thay đổi các
liên kết này để chúng chỉ tới các server khác nhau, và do đó tải lưu lượng được
tạo ra bởi các liên kết này được phân phối qua các server khác nhau.
Phương pháp sử đổi nội dung có một số nhược điểm sau. Thứ nhất là client
cần thiết lập một kết nối TCP mới tới server mà có các liên kết được chứa trong
trang chủ có cho phép sửa đổi nội dung. Hầu hết các trình duyệt web hiện nay
đều có khả năng sử dụng lại một kết nối để lấy được các hình ảnh được nhúng
trong trang đó. Một nhược điểm khác của phương pháp này đó là khách hàng
phải nhớ một số liên kết, ví dụ như lưu chúng trong một thư mục ghi chú. Tuy có
các nhược điểm như vậy nhưng phương pháp này lại cung cấp một phương pháp
hiệu quả để trao đổi thông tin chứa trong một trang web cho phép phân phối một
cách hiệu quả.


CHƯƠNG 2. CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG TRONG MẠNG
PHÂN PHỐI NỘI DUNG
2.1. Cơ chế chuyển hướng yêu cầu trong mạng diện rộng
2.1.1 Cơ chế định tuyến chung cho mạng diện rộng

Cơ chế định tuyến chung cho mạng diện rộng được giải thích trong hình 2.1.
Mạng phân phối nội dung bao gồm các mạng thành phần trải rộng trên toàn bộ
mạng diện rộng. Mỗi mạng thành phần có thể có nhiều hơn một server. Các thiết
bị khách hàng có thể đặt tại bất kỳ vị trí nào trong mạng, trong hình vẽ thể hiện
hai nhóm client. Mỗi nhóm client cần được định hướng tới một trong các mạng
CDN thành phần trong môi trường phân phối nội dung, mạng CDN thành phần
mà client được định hướng tới phải có khả năng cung cấp hiệu năng tốt nhất cho
client. Trong ví dụ trong hình 2.1, giả sử nhóm client 1 cần được định hướng tới
mạng CDN A, nhóm client 2 được định hướng tới mạng CDN thành phần B.
Giả sử rằng mỗi server trong mạng được nhận dạng duy nhất bằng một tên.
Các client sử dụng dịch vụ địa chỉ để ánh xạ tên của server đó thành địa chỉ
mạng. Địa chỉ mạng đó được sử dụng để định tuyến các gói tin được gửi từ
nguồn tới đích tương ứng. Các client phải thực hiện thủ tục bắt tay với server để
bắt đầu phiên truyền tin và truyền các gói tin một cách tin cậy.
2.1.1.1. Mở rộng kiến trúc mạng CDN
Phương pháp định tuyến trong mạng diện rộng đầu tiên là các giải pháp mở
rộng đơn giản trong CDN thành phần như đã được trình bày trong phần trước.
Trong đó có một số phương pháp ứng dụng rất tốt trong mạng diện rộng, tuy
nhiên còn một số phương pháp hoạt động không tốt trong môi trường mạng diện
rộng.
Trong phần trước đã đưa ra sáu kỹ thuật mở rộng cho kiến trúc mạng CDN
thành phần có khả năng mở rộng, đó là sử dụng bộ cân bằng tải, quảng bá và
phân lọc, server địa chỉ thông minh, thiết bị khách hàng thông minh, giao thức
chuyển hướng yêu cầu, và truy nhập song song. Trong đó ba phương pháp đầu
tiên có nhược điểm đáng kể trong các mạng diện rộng. Ba kỹ thuật cuối cùng có