CDNは、映像や音声といった大きなサイズのコンテンツをネットワークで効率よく配信する仕組みのことで動画配信サービスなどのコンテンツ配信に欠かせないものです。
ここ何年かの間に、YouTube（ユーチューブ）やNetflix（ネットフリックス）、Hulu（フールー）、Amazon Prime Video（アマゾンプライムビデオ）など、インターネットでの動画配信サービスが世界中で利用されるようになりました。
これらを利用する際、アクセスが集中して、ホームページが表示できなくなったり、コンテンツのダウンロードに時間がかかったりした経験はありませんか。
こうした動画配信サービスを効率よく運営するために欠かせない仕組みがCDNです。
本記事では、CDNの概要や必要とされる理由、仕組みや利用方法について解説します。
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目次
CDNとは
CDNと何か、なぜ今注目されているのかについてみていきましょう。
CDNとは
CDNとは、Content Delivery Networkの略称で、「コンテンツをインターネット上で配信するためのネットワーク」のことです。
つまり、動画や音楽など大きなサイズのコンテンツデータをインターネットで適切に配信するための仕組みで、以下のような特徴があります。
- コンテンツ配信専用のネットワークである
- 複数のサーバーを活用して負荷分散を行なっている
CDNに関わるサーバーは一か所ではなく複数拠点に設置されており、利用者は地理的に近いサーバーに接続します。
それらのサーバーでは、負荷が集中しないよう分散を行なっています。
この仕組みにより、動画配信だけでなく、Windows OSやアプリケーションのアップデート、天気予報サイトなど大量の通信が見込まれる多くのサービスで活用されています。
CDNを利用することで、ネット上のデジタルコンテンツ配信再サービスに参入しやすくなるのです。
CDNの需要の高まり
近年、インターネット上で提供されているサービスには、下記のように大容量コンテンツを配信するものや、アクセスが集中するものが急激に増加しています。
・動画配信サービス（YouTube、Netflix、Amazon Prime Videoなど）
・音楽配信サービス（Spotify、LINE MUSIC、Apple Musicなど）
・天気予報（tenki.jp、ウェザーニュース、Yahoo! 天気・災害など）
・ニュース（Yahoo!ニュース、Googleニュース、SmartNewsなど）
2010年代以降、スマートフォンやタブレット端末の普及に伴い、Webサービスの利用者が爆発的に増加しました。
ただでさえ、動画や音楽などの大容量コンテンツは、配信のためにネットワークに多大な負荷がかかります。
加えて上記のWebサービスは、通年でアクセスが多いもの、災害時など特別な状況でアクセスが多くなるものなど様々なタイミングでアクセスが集中しサイトの表示に時間がかかるケースや、サイトが表示できなくなるなどの問題が発生するケースも少なくありません。
こうした状況を解決するため、「アクセス負荷を分散し、効率的なコンテンツ配信を実現する仕組み」であるCDNが必要とされるようになったのです。
かつては大企業のコンテンツ配信が中心でしたが、インターネット利用者の増加によって、中小企業や地方自治体でも導入が進められるようになりました。
セキュリティ対策としての側面や、CDN事業者の増加に伴い幅広い料金形態が用意されたことにより、今後もCDNを利用したサービスが増加すると予想されます。
CDNの仕組み
アクセス負荷を分散し、効率の良いコンテンツ配信を実現するCDN。
その機能を実現するための仕組みについてみていきましょう。
簡単に言うと、CDNは、「ウェブコンテンツをインターネット経由で配信するために最適化されたネットワーク」です。
こうした仕組みを実現するためにCDNは以下の3つの要素から構成されます。
- DNS：DNSを用いてIPアドレスとドメイン名の変換を行うサーバー
- キャッシュサーバー：コンテンツデータをキャッシュするサーバー（複数あることもある）
- オリジンサーバー：コンテンツサービスを提供するサーバー
キャッシュサーバーと関連して、プロキシサーバーについて知りたい方は下記の記事をご覧ください。
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CDNを利用する場合、利用しない場合の違いについて、以下で具体的に説明します。
CDNを利用しない場合の通信
例として、CDNを利用していないWebサービスにアクセスする場合を考えてみましょう。
この場合、私たちの端末は、オリジンサーバーへ直接アクセスして、コンテンツをダウンロードする必要があります。
もし、オリジンサーバーがアメリカのカリフォルニア州に配置されているなら、私たちの端末は太平洋の反対側まで通信してダウンロードすることになります。
これでは、ダウンロードに時間がかかってしまいますよね。
また、世界中のユーザーがたった1つのオリジンサーバーへアクセスすることになるため、オリジンサーバーに負荷が集中することになります。
それにより、アクセスの集中やコンテンツの大容量化によって、Webサイトの表示やコンテンツ配信に影響を及ぼす可能性があります。
CDNを利用した場合の通信
次に、CDNを利用したWebサービスにアクセスする場合を考えてみましょう。
キャッシュサーバーは、世界中に配置されており、オリジンサーバーの代わりにコンテンツを配信する役割を担います。
オリジンサーバーがカリフォルニア州に配置されていても、私たちの端末は日本にあるキャッシュサーバーにアクセスして、コンテンツをダウンロードすることができます。
わざわざアメリカまで通信するより、日本のキャッシュサーバーにアクセスする方がずっと高速です。
また、世界中のユーザーが世界中のキャッシュサーバーと通信を行うため、オリジンサーバーへの負荷を分散することができます。
CDNの仕組みの図解
これまでのまとめとして、CDNがユーザーからのサービスアクセスに対してどのように働くのかを、図で説明します。
- ユーザーからのサービスアクセス
- DNSがキャッシュサーバーにリクエストを送る
- キャッシュサーバーはオリジンサーバーへリクエストを送る
- オリジンサーバーがデータを提供する →データはキャッシュサーバーに保存される
- キャッシュサーバーがユーザーのリクエストに対して応答を行う
- ユーザーがサービスを利用することができる
DNSを設定することでCDNの利用が可能に
前述の仕組みを可能にするのが、DNSの設定です。
DNSはDomain Name Systemの略称であり、ドメイン名（example.comなど）とIPアドレス（203.137.1.214など）を紐づける仕組みのことです。
CDNを利用する際は、世界中のキャッシュサーバーへアクセスできるようにDNSを設定します。
DNSについてはこちらで詳しく説明しています。
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DNSサーバーの設定方法を見てみましょう。
通常、DNSサーバーではAレコードを用いてドメインに対応するIPアドレスを定義しています。
AレコードとはAddress（アドレス）の頭文字で、下記のように設定します。
例：example.com IN A 203.137.1.214
これは、「ドメインexample.comのIPアドレスは、203.137.1.214である」という意味です。
CDNでは、DNSサーバーがキャッシュサーバーにリクエストを送信する必要がありますよね。
そのために用いられるレコードが、CNAMEレコードです。
Canonical Name record（カノニカルネームレコード）の略称で、「エイリアス」というドメインに対する別名を定義することができます。
具体的には、下記のように設定します。
例：example.com IN CNAME cache.exampe.com
これは、「ドメインexample.comのコンテンツデータは、キャッシュサーバーcache.exampe.comに格納されている」という意味です。
このように、DNSを設定することでCDNの利用が可能になります。
CDNの特徴
ここからは、CDNのメリット・デメリットを述べた上で、セキュリティ対策についてもご紹介します。
CDNを使うメリット
CDNを使うと以下のようなメリットが得られます。
- サーバーに対する負荷が低減できる
- 高速かつ安定したコンテンツ配信が可能となる
- 運用コストの削減が可能となる
CDNを使う際のもっとも大きなメリットは「高速で安定したコンテンツの配信」です。
これにより、アクセスが集中するタイミングでも安心してサービスを提供できます。
CDNを使うデメリット
逆にCDNを使うことで、以下のようなデメリットがあります。
CDNはキャッシュを扱うため、本来キャッシュとして残すべきでない個人情報などをキャッシュとして残してしまうなど、セキュリティ事故が発生するリスクもあるので気をつけましょう。
また、オリジンサーバーのデータを更新してもキャッシュサーバーに保持しているコンテンツデータが古いと、「古いコンテンツを配信してしまう」ことになります。
したがって、必要に応じてキャッシュサーバーがデータを保持する時間を調整し、最新のデータを配信できるように注意しましょう。
セキュリティ対策にもなるCDN
コンテンツ配信用のキャッシュシステムとして提供されるCDNですが、以下のような仕組みを持ち、セキュリティ対策として活用できるものもあります。
- DDoS攻撃などのサイバー攻撃からの防御
- WAF(Webアプリケーション・ファイアーウォール)機能
Webサービスを提供する場合、これらはセキュリティ上不可欠な機能です。
必要に応じてこうした機能を持つCDNを使うことも検討しましょう。
WAFやDDoS攻撃についてはこちらの記事で詳しく説明しています。
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CDNの導入方法
CDNを利用するには、CDNに対応したクラウドサービスを利用する方法などがあります。
AWSのCloudFrontなど大手のクラウドサービスでも、CDNサービスが提供されています。
AWSのCloudFrontでは配信の効率化の他にも、世界中にサーバーを置くことで世界のどこに対しても効率よくコンテンツ配信ができるといったメリットを持っています。
さらに他の便利な機能などとも目的に合わせて組み合わせることができます。
こうしたクラウドサービスが提供するCDNも必要に応じて検討する価値があるでしょう。
まとめ
YouTubeやNetflix、Amazon Prime Videoなどの動画配信サービスやWindows Updateなどのファイル配信サービスのように、インターネット上では、ネットワークを介してさまざまなコンテンツサービスが提供されており、私たちはそれらを自由に利用することができます。
今回解説したCDNは、こうしたコンテンツ配信を高速かつ効率的なものとする仕組みです。
また、CDNには、今回紹介したようにさまざまなメリットがあるだけでなく、セキュリティ機能を備えているケースもあります。
非常に便利なものですので、コンテンツ配信を検討しているのであれば、ぜひCDNを利用しましょう。
CDNと関連して、リバースプロキシについて知りたい方はこちらの記事をご覧ください。
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