콘텐츠 전송 네트워크(CDN: Content Delivery Network)는 이미지, 동영상, 스타일시트, 스크립트 등의 웹 콘텐츠를 사용자에게 보다 효율적으로 전달하기 위해 전세계에 전략적으로 분산 배치된 서버 네트워크입니다. CDN의 주요 목표는 대기 시간을 줄이고 웹사이트 성능을 향상하며 전반적인 사용자 경험을 개선하는 것입니다. CDN의 작동 원리 및 주요 특징을 살펴보도록 하겠습니다.
콘텐츠 전송 네트워크(CDN) 작동 원리
콘텐츠 전송 네트워크(CDN)의 주 목적은 사용자와 웹서버 혹은 웹 애플리케이션 서버간의 물리적 거리를 줄임으로서 대기 시간과 네트워크 통신 지연을 줄이는 것입니다. CDN은 전세계에 분산된 서버 네트워크를 갖고 있어, 사용자가 콘텐츠를 요청하면 가장 가까운 서버를 식별한 후 원본 서버 대신 해당 서버에서 콘텐츠를 전송하는 방식으로 작동합니다. 즉, 웹서버의 트래픽 및 대역폭 소비를 줄여주고, 웹 애플리케이션의 효율성을 높이기 위해 사용자와 웹서버 사이에 배치한 중간 서버인 셈입니다. 원본 서버보다 지리적으로 가까운 곳에 있는 CDN 서버는 특히 웹 애플리케이션, 이미지, 동영상 등 대용량 파일을 포함한 웹 콘텐츠를 전송할 때 그 진가를 발휘합니다.
콘텐츠 전송 네트워크(CDN)은 캐싱, 동적 가속 그리고 엣지 로직 계산의 원리를 기반으로 작동합니다.
1. 캐싱(Caching)
캐싱은 속도 향상에 사용하기 위해 콘텐츠의 복사본을 저장하는 프로세스입니다. 기본적으로 컴퓨팅 전반에서 캐싱의 원리는 모든 유형의 메모리 및 스토리지에 동일하게 적용되며, 콘텐츠 전송 네트워크(CDN)에서의 캐싱은 네트워크 상의 여러 서버에 정적인 콘텐츠 복사본을 저장하는 것으로 아래와 같은 프로세스로 작동합니다.
- 지리적으로 멀리 있는 한 사용자가 웹사이트에서 정적 콘텐츠를 최초 요청합니다.
- 해당 요청이 원본 서버에 도달하면 서버는 사용자에게 응답을 반환하는 동시에, 사용자의 위치에서 지리적으로 가장 가까운 CDN POP 서버에 응답 콘텐츠의 복사본을 보냅니다. POP(Point of Presence)란 전략적으로 배치된 네트워크 거점을 뜻하며, 주로 데이터 센터인 경우가 많습니다.
- CDN POP 서버는 받은 콘텐츠 복사본을 캐싱된 파일로 저장합니다.
- 그 후로 해당 사용자, 혹은 비슷한 위치에 있는 다른 사용자들로부터 동일한 콘텐츠에 대한 요청이 오면, 원본 서버 대신 캐싱 서버가 응답을 반환하게 됩니다.
2. 동적 사이트 가속(DSA: Dynamic Site Acceleration)
콘텐츠 전송 네트워크(CDN)는 정적 콘텐츠를 효율적으로 캐싱하여 서비스하는데는 탁월한 반면, 사용자 요청이 있을 때마다 콘텐츠의 변경 가능성이 있는 동적 콘텐츠에서는 일반적인 캐싱을 사용하기 어렵기 때문에, 동적 콘텐츠에 관한 한 CDN은 캐싱 대신 네트워크 최적화라든지 지능형 응답 라우팅 알고리즘 등의 동적 가속을 이용함으로써 동적 콘텐츠의 성능 향상에 집중합니다.
3. 엣지 로직 계산(Edge Logic Calculation)
콘텐츠 전송 네트워크(CDN)에서의 엣지 서버는 네트워크의 ‘엣지’에 위치한 서버입니다. 즉, 콘텐츠 전송 성능을 개선하고 대기 시간을 줄이기 위해 CDN의 다양한 지점들 중 최종 사용자에게 더 가까운 곳에 전략적으로 배치된 서버를 가리키며, 주요 목적은 컴퓨팅 리소스를 사용자 위치에 가깝게 하여 더 효율적으로 사용자의 요청을 처리하고 콘텐츠를 서비스하는 것입니다.
엣지 로직 계산이란, 엣지 서버에서 계산 작업이나 로직, 알고리즘, 의사 결정 프로세스 등을 실행하는 것을 의미하며 대기 시간 단축, 네트워크 리소스의 효율성 증가, 실시간 응답 등의 이점을 제공합니다.
콘텐츠 전송 네트워크(CDN)의 특징
- 콘텐츠 배포: 이미지, 동영상, CSS, 기타 정적 콘텐츠들의 원본은 통상적인 웹사이트의 호스팅 서버인 원본 서버에 저장됩니다. CDN은 다양한 위치에 있는 엣지 서버에 이 콘텐츠들을 캐싱하고 배포합니다.
- 대기 시간 단축: 콘텐츠 최초 요청시 엣지 서버는 원본에서 콘텐츠를 가져와 캐시합니다. 이후 해당 지역에서 동일한 콘텐츠에 대한 요청이 있으면 CDN은 원본 서버 대신 가장 가까운 엣지 서버에서 콘텐츠를 전송합니다. 이 과정에서 데이터가 이동하는 물리적 거리가 줄어들면서 대기 시간도 크게 줄어들고 페이지 로드도 빨라집니다.
- 로드 밸런싱: CDN은 로드 밸런싱 기술을 사용하여 사용자 요청을 여러 엣지 서버에 분산시킵니다. 이를 통해 단일 서버의 과부하를 막고 성능을 최적으로 유지할 수 있습니다.
- 분산 네트워크: CDN은 전세계 데이터 센터에 엣지 서버라는 분산형 서버 네트워크를 보유하고 있습니다. 이러한 지리적 분포를 이용하여 최종 사용자에게 가장 가까운 서버에서 콘텐츠를 제공하므로 웹사이트의 로딩 속도를 단축하고 네트워크 정체를 최소화하게 됩니다.
- 캐싱 메커니즘: CDN은 캐싱 메커니즘을 사용하여 정적 콘텐츠의 복사본을 엣지 서버에 저장하고, 사용자가 요청할 때마다 가장 가까운 엣지 서버에서 콘텐츠를 서비스하기 때문에 콘텐츠 로딩 속도도 단축하면서 원본 서버의 부하도 막을 수 있습니다.
- 보안 기능: CDN은 통상적으로 DDoS 보호, 웹 애플리케이션 방화벽, SSL/TLS 지원과 같은 보안 기능들을 제공하기 때문에 악의적인 공격으로부터 웹사이트를 보호합니다.
- 분석 및 보고: 대부분의 CDN 서비스는 웹사이트 성능, 사용자 행동 및 트래픽 패턴에 대한 분석 및 보고 도구를 제공하고 있어 이 자료를 토대로 콘텐츠 전송을 최적화할 수 있습니다.
- 라우팅 요청: 콘텐츠가 캐시에 없거나 만료된 경우 CDN은 원본 서버에서 해당 콘텐츠를 가져와야 합니다. 이 때 CDN은 지능형 라우팅 알고리즘을 사용하여 근접성, 서버 로드, 네트워크 조건 등의 요소를 기반으로 콘텐츠를 가져올 최적의 엣지 서버를 결정합니다.
- 동적 콘텐츠: CDN은 주로 정적 콘텐츠를 캐싱하고 전송하지만 일부 CDN은 동적 콘텐츠 전송도 지원합니다. 이 경우 동적 콘텐츠 전송을 최적화하기 위해 엣지 컴퓨팅이나 동적 캐싱 같은 다양한 기술을 사용하기도 합니다.
콘텐츠 전송 네트워크(CDN)의 활용
콘텐츠 전송 네트워크(CDN)는 주로 비즈니스를 위한 웹사이트, 전세계를 대상으로 서비스하는 웹사이트, 미디어 콘텐츠가 많은 웹사이트 등을 운영할 때 매우 유용합니다. 해상도 높은 이미지가 많은 웹사이트, 동영상을 스트리밍하는 웹사이트, 대용량 파일을 전송하거나 웹 애플리케이션 실행이 많은 웹사이트, 사용자 트래픽이 많은 사이트 등등은 CDN을 사용할 경우 큰 폭으로 성능이 향상되는 효과를 볼 수 있습니다.
단, 특정한 국가나 지역 내 사용자들을 주요 대상으로 하는 웹사이트 같은 경우, 전세계 각지에 서버가 분포되어 있는 CDN 사용이 오히려 불필요한 연결을 만들며 역효과를 줄 수 있으니 충분한 검토 후에 사용하는 것이 좋습니다.
개인 사용자들에게는 콘텐츠 전송 네트워크(CDN)가 아직 크게 와닿지 않는 기능일 수도 있지만, 어떤 형태로든 끊임없이 콘텐츠를 제공해야 하는 기업들에게 CDN 사용은 이제 필수가 되었다고 해도 과언이 아닙니다. 콘텐츠량, 그 중에서도 대용량 미디어 콘텐츠가 급증하고 디바이스의 종류도 다양해지면서, 게임사, 포털, 소셜 미디어 서비스, OTT 사업자, 실시간 방송 플랫폼, 온라인 쇼핑몰, 대기업, 등 다양한 분야에서 CDN을 사용하고 있으며, 한 개 이상의 멀티 CDN을 사용하는 업체들도 늘어나고 있습니다.
주요 콘텐츠 전송 네트워크(CDN) 서비스
- 클라우드플레어 Cloudflare (https://cloudflare.com/): ‘클라우드 안에 만들어진 방화벽’이라는 의미를 갖고 있는 클라우드플레어는 미국 캘리포니아에 본사를 갖고 있는 네트워크 서비스 업체입니다. 대부분의 CDN 서비스들이 얼마간의 무료 체험 기간을 포함한 유료 서비스인데 반해, 클라우드플레어는 기간 제한 없이 사용할 수 있는 무료 플랜을 갖고 있어 CDN 입문용으로도 인기가 많습니다.
- 아카마이 Akamai (https://www.akamai.com/): CDN 시장의 50% 이상을 점유하고 있는 아카마이는 CDN 업계 1위이자 가장 오래된 CDN 회사 중 하나입니다. 미국 MIT 출신 개발자들이 창업한 것으로도 유명한 아카마이는 강력한 기능과 우수한 고객지원, 다양한 맞춤 설정 등으로 초보자들보다는 전문가들이 선호하는 CDN 서비스입니다. 애플, 마이크로소프트, 페이스북, IBM, 어도비, 삼성전자 등, 거물급 기업들을 주요 고객으로 갖고 있기도 합니다.
- 아마존 클라우드프론트 Amazon CloudFront (https://aws.amazon.com/cloudfront/): 아마존 웹 서비스 Amazon Web Services 플랫폼을 통해 제공되는 CDN 서비스인 클라우드프론트는 최첨단 기술과 전세계에 전략적으로 배치된 서버를 토대로 안정적이고 빠른 서비스를 제공합니다. AWS Shield(관리형 DDoS 보호 서비스), AWS WAF(웹 애플리케이션 방화벽), AmazonRoute 53(확장 가능한 DNS), HTTPS & SSL/TLS(디지털 인증서) 등, 우수한 보안 기능도 클라우드프론트의 특징입니다.
- 구글 클라우드 CDN (https://cloud.google.com/cdn): 구글 클라우드 CDN은 전세계에 방대한 네트워크를 보유한 회사의 입지를 활용하여 가장 빠르고 최적화된 서비스를 하는 CDN 중 하나입니다. 전세계 어디에서나 효율적이고 안정적인 동영상 및 웹 콘텐츠 서비스를 가능하게 해주는 구글 클라우드 CDN은 구글 클라우드 플랫폼과 연동된 보고서 기능과 실시간 모니터링 기능을 제공합니다.
