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Eine der Komplexitäten eines CDN (Content Delivery Network) besteht darin, die geografische Position des Benutzers genau zu bestimmen. In den letzten Jahren hat sich der Einsatz konventioneller Positionierungsverfahren auf DNS-Servern deutlich verbessert, aber diese Verfahren sind immer noch nicht ausreichend genau, und die Implementierung einer stabilen und integrierten Struktur würde vor einigen Herausforderungen stehen. ArvanCloud setzt die Anycast Technologie ein, um dieses Problem zu lösen.

Anycast ist ein Verfahren zur Adressierung und Weiterleitung. Bei diesem Verfahren wird die gleiche IP-Adresse einer Gruppe von Serverknoten zugewiesen, die innerhalb eines CDN-Rahmens als eine Reihe von Servern in verschiedenen Rechenzentren auf der ganzen Welt fungieren. Der an diese IP-Adresse gesendete Datenverkehr wird vom topologisch nächstgelegenen Server zum Sender der Anfrage beantwortet. Dadurch werden ArvanCloud-IP-Adressen gleichzeitig weltweit beworben, und jeder Benutzer kann sich mit dem nächstgelegenen Edge-Server verbinden und Dienste über die erste Verbindung beziehen.

ArvanCloud gehört zu den wenigen globalen CDNs, die nicht nur auf der DNS Anycast-Ebene, sondern auch auf Basis des Anycast Routings (BGP Anycast) integriert arbeiten. In diesem Abschnitt werden zunächst die konventionellen Routingmethoden vorgestellt. Anschließend wird das Anycast Routing-Verfahren mit seinen Vorteilen analysiert.

Warum Anycast?

Jahrelang erlaubte die Internetarchitektur, dass Informationen (Daten) nur auf einem einzigen Server vorhanden waren, der für die Beantwortung aller Informationsanforderungen zuständig war. Eine solche Routing-Architektur wird als Unicast bezeichnet. Diese Architektur hat zwei ernsthafte Probleme:

  • Erstens; Die Benutzer, die näher am Server sind, können schneller auf Daten zugreifen als die, die weiter entfernt sind. Daher erhöht sich die Verzögerung beim Datenempfang mit zunehmender Entfernung zwischen Benutzer und Server.
  • Zweitens; Wenn der Unicast-Server aus irgendeinem Grund ausfällt (große Anzahl von Anfragen, Verkehrsstaus, DDoS-Angriffe usw.), wird es keine anderen Einheiten geben, die auf Benutzeranfragen antworten können.

Diese Probleme führten zur Entwicklung einer Lösung namens Anycasting.

Anycast-Struktur

Unicast-Struktur

Verschiedene Methoden von Traffic Routing und Addressing

Es gibt drei gängige Methoden für Traffic Routing und Addressing:

one

Unicasting

In diesem Fall hat jedes System eine eindeutige IP-Adresse im Netzwerk, und ein Sender sendet eine bestimmte Nachricht, die der IP-Adresse eines Empfängers entspricht. In der Unicast-Architektur können nicht zwei Geräte die gleiche IP-Adresse haben. Die globale Kommunikation basiert weitgehend auf Unicasting.

Unicasting

two

Broadcasting

Bei diesem Verfahren wird eine Nachricht an eine Adresse gesendet, und jede in der Architektur vorhandene Vorrichtung kann die Nachricht empfangen, auch wenn sie sie nicht benötigt. Router leiten bei diesem Ansatz keine IP-Pakete an Broadcast-Ziele weiter.


three

Multicasting

Bei diesem Verfahren werden eine Reihe von Geräten zu Mitgliedern einer Gruppe, der eine Multicast-Adresse (ein Bereich von reservierten Adressen) zugeordnet ist. Nun können alle Mitgliedsvorrichtungen den von einem Sender an die Multicast-Gruppenadresse gesendeten Datenverkehr empfangen. Eine weit verbreitete Anwendung dieser Methode sind Audio- und Videocasting-Netzwerke im Internet.

Multicasting

Leistung und Vorteile von Anycast

Anycast Routing ist kein anderes Routing-Protokoll. Es erfordert keine spezifischen Fähigkeiten auf Servern, Benutzersystemen oder sogar anderen Geräten. Tatsächlich ist Anycast ein Konfigurationsmechanismus. Wie beim Unicasting gibt es auch bei Anycast One-to-One-Links. Mit anderen Worten, eine Nachricht wird von einem Sender an eine bestimmte IP-Adresse gesendet, die nicht für Rundfunk- oder Multicastingzwecke reserviert ist. In der Tat ist es eine gewöhnliche öffentliche Adresse.
Im Gegensatz zum Unicasting wird die einzelne IP-Adresse nicht nur einem Gerät, sondern einer Gruppe von Geräten zugeordnet. Die Zuordnung der gleichen Adresse zu zwei oder mehr Geräten stellt somit in der Anycast-Architektur kein Problem dar. Dadurch können Server mit der gleichen IP-Adresse weltweit existieren. Jeder von ihnen ist für die Reaktion auf die in seiner Nähe vorhandenen Benutzer verantwortlich.

Nehmen wir zum Beispiel an, dass ein bestimmter Webservice über drei Server in verschiedenen Teilen der Welt (oder einem Netzwerk) bereitgestellt werden kann:

anycast-example-one

Gemäß dieser Abbildung ermittelt der benutzerseitige Router alle Zugangswege zu Servern durch 10.10.5.1 zusammen mit der Entfernung und speichert sie in der Routingtabelle. Wann immer ein Benutzer ein Paket an 10.10.5.1 sendet, wird es auf dem kürzesten Weg weitergeleitet.

Anycast Routing kann über alle Routing-Protokolle implementiert werden. Es wird über das BGP-Routing-Protokoll auf einem CDN implementiert. Zu diesem Zweck werden den Internet-Routern Serveradressen durch BGP-Nachrichten mitgeteilt, und jeder Router bestimmt seine Entfernung von dieser Adresse. Wenn Benutzer beabsichtigen, einen bestimmten Webdienst im Internet zu nutzen, verbinden sie sich mit dem nächstgelegenen Server und erhalten die angeforderten Informationen.

Die ArvanCloud Anycast Architektur bietet folgende Vorteile:

fast
Geschwindigkeitssteigerung

Die Reaktion auf Benutzeranfragen durch engere Server kann die Verzögerung beim Datenzugriff reduzieren.

redundancy
Erhöhte Redundanz

Mit anycast wird es anstelle eines einzelnen Servers mehrere verteilte Server weltweit geben. Wenn ein Server ausfällt, reagiert der nächstgelegene Server automatisch auf Benutzeranfragen.

load balancing
Lastausgleich

Anycast kann verwendet werden, um mehrere Server in einem Bereich zu platzieren, um den Datenverkehr, der von den in diesem Bereich vorhandenen Benutzern gesendet und empfangen wird, auszugleichen.

ddos
DDoS-Minderung

Anycast kann verwendet werden, um eine große Menge an Datenverkehr, der von von Botnet-beeinflussten Geräten gesendet wird, auf Anycast Knoten zu verteilen. So wird es möglich sein, die Unzugänglichkeit eines Servers zu verhindern, da er auf die große Anzahl von Anfragen nicht antworten kann.

dns
Lösung des Positionierungsproblems durch DNS

Mit Hilfe von Anycast Routing werden die Internet-Router in der Lage sein, das Problem des Benutzerzugriffs auf Webserver auf dem nächstmöglichen Weg zu lösen. Daher wird es keine praktischen Probleme bei der Verwendung bestimmter Methoden wie dem DNS-Protokoll (Caching von DNS-Paketen in benutzerseitigen Systemen) geben.

Eine allgemeine Anfrage

Nun, da Anycast Routing eingeführt wird, stellt sich eine häufige Frage für die CDN-Benutzer:
"Die IP-Adresse von Webdiensten, die das ArvanCloud CDN nutzen, existiert in den Deutschlandn. Bedeutet das, dass der Datenverkehr aller Nutzer dieser Dienste (auch der Deutschen Nutzer) ins Ausland verlagert und von ausländischen Servern beantwortet wird?"

Die Antwort ist nein. Ein technischer Fall wird analysiert, um das Problem zu klären. Wie bereits erwähnt, wird in der Anycast Routing-Konfiguration eine bestimmte Adresse mehreren Servern weltweit zugewiesen. Diese Server werden im Folgenden als ArvanCloud Edge-Server bezeichnet. Gehen Sie nun von 185.143.233.0/24 aus, einem ArvanCloud Anycast IP-Adressbereich, der aus Deutschland bezogen und in diesem Land registriert ist. Der Kauf eines IP-Bereichs aus einem bestimmten Land erfordert jedoch nicht die Verwendung der Adressen im selben Land. In der folgenden Abbildung sollte www.arvancloud.com über CDN-Edge-Server unter 185.143.233.2 in einem Anycast-Framework zugänglich sein.

anycast-example-two

Gemäß dieser Abbildung ist 1185.143.233.2 allen Edge-Servern zugeordnet und wird an benachbarte Router beworben. Wenn ein Benutzer aus der ganzen Welt Arvancloud als Servicedomäne wählt, übersetzen DNS-Server die Domäne in 152.143.233.2. Wie bereits erwähnt, leiten die Internet-Router die Benutzer zum nächsten Server. Wenn also ein Benutzer aus New York (in den Vereinigten Staaten) www.arvancloud.com besuchen möchte, werden die relevanten Daten von ArvanCloud Edge-Servern in New York empfangen. Wenn sich die Benutzer in Manchester, England, befinden, werden sie natürlich auch auf ArvanCloud Edge-Server in London geleitet. Somit kann der Edge-Server überall auf der Welt, einschließlich New York, platziert werden, um auf Anfragen nach 185.143.233.2 zu reagieren.

Schließlich wird der Schluss gezogen, dass die Übersetzung einer Domain in eine fremde IP-Adresse (in Deutschland in diesem Fall) durch DNS-Server nicht bedeutet, dass sich der entsprechende Server in diesem Land befinden muss und der Verkehr ins Ausland geleitet wird.

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