CDN工作原理详解：内容分发网络如何加速静态资源访问
CDN工作原理详解：内容分发网络如何加速静态资源访问
什么是CDN？
CDN（Content Delivery Network/Content Distribution Network）即内容分发网络，其核心功能是将静态资源（如图片、视频、文档、JS、CSS、HTML等）分发到位于多个地理位置的服务器上，实现用户就近访问。例如，北京的用户可以直接访问北京机房的数据，从而加快访问速度并减轻源服务器的负担。
CDN类似于京东物流的仓储体系，通过在全国各地建立仓库，实现商品的快速配送。同样，CDN通过在全国各地部署节点，实现静态资源的快速分发。
与全站加速（如腾讯云的ECDN、阿里云的DCDN）不同，CDN主要针对静态资源的加速。虽然很多公司都会使用CDN服务，但自建CDN的成本较高，建议选择专业的云厂商（如阿里云、腾讯云、华为云、青云）或CDN厂商（如网宿、蓝汛）提供的服务。
CDN的工作原理
理解CDN的工作原理主要涉及三个方面：静态资源如何被缓存到CDN节点、如何找到最合适的CDN节点，以及如何防止资源被盗用。
静态资源缓存机制
静态资源可以通过预热或回源的方式被缓存到CDN节点。预热是指提前将资源缓存到CDN节点，这样用户首次请求时可以直接从CDN获取，无需回源。如果不预热，用户请求的资源不在CDN节点中时，CDN会回源获取资源，这个过程称为回源。如果资源有更新，可以通过刷新功能删除旧资源并强制回源获取最新资源。
命中率和回源率是衡量CDN服务质量的重要指标。命中率越高，回源率越低，说明CDN的性能越好。
CDN节点选择机制
GSLB（Global Server Load Balance，全局负载均衡）是CDN的核心组件，负责选择最合适的CDN节点。具体过程如下：
- 浏览器向DNS服务器发送域名请求
- DNS服务器根据CNAME记录向GSLB发送请求
- GSLB根据请求的IP地址、CDN节点状态（负载情况、性能、响应时间、带宽等）选择最优节点，并将该节点的地址返回给浏览器
- 浏览器直接访问指定的CDN节点
GSLB内部包含CDN专用DNS服务器和负载均衡系统，通过综合判断选择最优节点。
防盗链机制
为了防止资源被盗用，CDN提供了多种防盗链机制。最常用的是Referer防盗链，通过检查HTTP请求头中的Referer字段来判断请求来源是否合法。如果站点允许Referer为空，可以通过隐藏Referer绕过防盗链，因此推荐使用时间戳防盗链。
时间戳防盗链通过在URL中添加签名字符串和过期时间来实现。签名字符串通常通过对用户设定的加密字符串、请求路径、过期时间进行MD5哈希计算获得。例如：
http://cdn.wangsu.com/4/123.mp3? wsSecret=79aead3bd7b5db4adeffb93a010298b5&wsTime=1601026312
其中，wsSecret是签名字符串，wsTime是过期时间。这种机制的安全性较高，且大部分CDN服务提供商都支持。
除了Referer防盗链和时间戳防盗链，还可以通过IP黑白名单配置、IP访问限频配置等机制进一步加强防盗链效果。
总结
CDN通过将静态资源分发到多个地理位置的服务器上，实现用户就近访问，从而加快访问速度并减轻源服务器的负担。建议选择专业的云厂商或CDN厂商提供的服务。GSLB是CDN的核心组件，负责选择最优节点。为了防止资源被盗用，可以采用Referer防盗链和时间戳防盗链等机制。