為了緩解互聯網用戶增加與服務等待時間增長的矛盾，在增加互聯網核心交換網、匯聚網與接入網帶寬同時，MIT研究者于1998年提出了內容分發網絡（ContentDelivery Network，CDN）的概念，開始了CDN技術及其應用的研究。CDN系統設計的基本思路可以歸納為兩點：

(資料圖片)

如果某個內容被很多用戶關注，就將它緩存在離用戶最近的節點中。選擇最適合的緩存節點為用戶提供服務。選擇最合適的緩存節點的過程中需要使用負載均衡技術。被選中的緩存節點有可能離用戶最近，也可能擁有一條與用戶相連的條件最好的傳輸路徑。

CDN的主要功能

CDN主要提供四項基本功能：分布式存儲、負載均衡、網絡請求的重定向、內容管理等。CDN內容服務是基于緩存節點的代理緩存功能。代理緩存是互聯網內容提供商（ICP）源服務器內容的一個透明鏡像。網站維護人員只需將內容注入CDN系統，就可自動通過部署在不同物理位置的緩存節點，實現跨運營商、跨地域的內容分發服務。

CDN系統能實時根據網絡流量和各節點的連接、負載狀況，以及到用戶的距離、響應時間等因素，避開可能影響傳輸速度和穩定性的瓶頸位置，將用戶的服務請求導向離用戶最近的緩存節點，以便用戶可以就近取得所需內容，盡可能使內容傳輸速度更快、等待時間短，使互聯網服務更方便和穩定。CDN的工作過程對于用戶是透明的，用戶能感到訪問互聯網資源的時間縮短，并不會感到CDN系統的存在。

CDN的功能結構

典型的CDN功能結構由三個部分組成：分發服務系統、均衡負荷系統與運營管理系統。

分發服務系統

分發服務系統主要的功能是：完成內容從源服務器向邊緣的推送與存儲，將內容數據流分發到分布在全網的緩存服務器中，由緩存服務器為最終用戶提供服務。因此，分發服務系統的基本服務單元是大量的緩存服務器。根據承載的內容與服務類型的不同，分發服務系統可進一步分為網頁（靜態、動態）內容加速子系統、流媒體加速子系統與應用協議加速子系統。

均衡負荷系統

均衡負荷系統是CDN的核心單元，它的主要功能是為用戶的服務請求進行優化的訪問調度，為用戶提供最終訪問的緩存服務器IP地址。均衡負荷系統一般分為兩級：全局/區域負荷均衡系統、本地負荷均衡系統。全局/區域負荷均衡系統一般采用DNS解析與應用層重定向的方法，根據用戶就近訪問的原則選擇緩存服務器節點。本地負荷均衡系統負責緩存服務器節點內部的調度。

運營管理系統

運營管理系統由兩個子系統組成：運營管理與網絡管理。運營管理子系統是CDN系統的業務管理實體，主要由客戶管理、業務管理、計費管理與數據采集等模塊組成。網絡管理子系統實現對CDN系統的網絡設備、拓撲結構、鏈路與故障的管理，以及對源站、流量與服務質量的監控任務。

CDN的工作原理

傳統的互聯網訪問模式

用戶通過瀏覽器訪問Web網站的過程如下：

1）用戶在瀏覽器中輸入要訪問的網站域名，瀏覽器向本地DNS服務器發出域名解析請求。

2）如果本地DNS服務器沒有該域名的解析結果，本地DNS服務器可采用遞歸方法向整個DNS系統請求解析。

3）DNS服務器將解析結果中的該網站的Web服務器IP地址發送給瀏覽器。

4）瀏覽器使用這個IP地址向Web服務器發出URL訪問請求。

5）Web服務器將用戶請求的內容發送給瀏覽器。

引入CDN之后的互聯網訪問模式

用戶通過瀏覽器訪問CDN系統的過程如下：

1）用戶在瀏覽器中輸入要訪問的網站域名，瀏覽器向本地DNS服務器發出域名解析請求。

2）本地DNS服務器將域名的解析權轉交給CDN專用的DNS服務器，并請求解析該域名。

3）CDN專用的DNS服務器將域名解析請求發送給CDN全局負載均衡器。

4）CDN全局負載均衡器將自己的IP地址發送給瀏覽器。

5）瀏覽器向CDN全局負載均衡器發送URL訪問請求。

6）CDN全局負載均衡器根據用戶的IP地址與請求訪問的URL，選擇一臺位于用戶所屬區域的負載均衡器，并轉交用戶發出的URL請求。

7）CDN區域負載均衡器根據用戶的IP地址與請求訪問的URL，判斷哪個緩存節點有該請求內容、離用戶最近、可提供服務，并將該緩存節點的IP地址發送給瀏覽器。

8）瀏覽器使用該IP地址向CDN緩存節點發出URL訪問請求。

9）CDN緩存服務器將用戶請求的內容發送給瀏覽器。如果這臺緩存服務器沒有用戶請求的內容，而區域負載均衡器仍然將用戶請求分配給該緩存服務器，那么該緩存服務器需要向它上一級的緩存服務器請求該內容，直至追溯到原服務器并將內容“拉”到本地。