FACOLTÀ DI INGEGNERIA

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1 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI ROMA TOR VERGATA FACOLTÀ DI INGEGNERIA Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria Informatica ANALISI E SPERIMENTAZIONI DI POLITICHE DI QOS SU MPLS NELLO SCENARIO OPERATIVO DI UNA CONTENT DELIVERY NETWORK Relatore Chiar.mo Prof. Salvatore Tucci Laureando mat Gianluca Sabatini Correlatore Chiar.mo Dott. Emiliano Casalicchio ANNO ACCADEMICO 2003/2004

2 A mio nonno Aldo Non si può risolvere un problema con la stessa mente che lo ha creato A.Einstein

3 SOMMARIO INTRODUZIONE 1 CAPITOLO 1. LE CONTENT DELIVERY NETWORK ENTITÀ E RUOLI CONTENT NETWORKING PIATTAFORME OUTSOURCING PIATTAFORME IN-HOUSE ANALISI COMPARATIVA 34 CAPITOLO 2. SOLUZIONI PER IL CONTENT NETWORKING AKAMAI CISCO CONTENT NETWORKING 62 CAPITOLO 3. OTTIMIZZARE L INFRASTRUTTURA DI RETE CORE NETWORK RETE DI ACCESSO INTEGRAZIONE IN UNA CONTENT DELIVERY NETWORK EFFETTI DI RETE DEL PREFETCHING 118 CAPITOLO 4. SCENARIO DI TEST MODELLO DI DISTRIBUZIONE IN UNA CONTENT DELIVERY NETWORK STREAMING VIDEO MONITORAGGIO DELLA RETE 141 CAPITOLO 5. RISULTATI SPERIMENTALI LE LIMITAZIONE DELL ACCESSO UTENTE QOS TRA CACHE PRINCIPALE E CACHE PERIFERICA ALGORITMI DI SCHEDULING CONTROLLO DELLA CONGESTIONE 175 CAPITOLO 6. SCENARI E SVILUPPI TRASMISSIONE EVENTI ITINERANTI CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI i -

4 INDICE DETTAGLIATO INTRODUZIONE 1 CAPITOLO 1. LE CONTENT DELIVERY NETWORK ENTITÀ E RUOLI 3 Previsioni di Mercato CONTENT NETWORKING 7 Server Load Balancing 7 Web Caching 7 Content Delivery PIATTAFORME OUTSOURCING AKAMAI 13 Struttura 13 Servizi MIRROR IMAGE INTERNET NETDISH 19 Struttura 19 Servizi SKYLOGIC 22 Struttura 22 Servizi PIATTAFORME IN-HOUSE CISCO 25 Servizi 25 Struttura NCUBE 27 Servizi 27 Struttura NETAPP 28 Struttura 28 Servizi NORTEL NETWORKS RADWARE ANALISI COMPARATIVA REQUISITI PER IL CONTENT NETWORKING SERVIZI SUPPORTATI DAL CONTENT NETWORKING SCENARIO DI ANALISI 40 CAPITOLO 2. SOLUZIONI PER IL CONTENT NETWORKING AKAMAI AKAMAI FREEFLOW 42 Redirezionare il Traffico 44 Selezionare il Server Ottimale 47 - ii -

5 Indice Dettagliato Alta Disponibilità e Fault-tolerance 50 Soluzioni alle Failure 50 FreeFlow Content Server 51 Rete e Prestazioni FREEFLOW STREAMING 52 Distribuzione Broadcast degli Streaming Multimediali STEADYSTREAM 54 Distribuzione On-Demand 55 FreeFlow Streaming Storage 57 Servizi di Reporting EDGESUITE 59 Distribuzione di un intero sito 60 Assemblaggio Dinamico dei Contenuti CISCO CONTENT NETWORKING 62 Scenari Di Sviluppo INNOVAZIONI DELLA VERSIONE ACNS 5.X 68 Requisiti Software e Hardware 68 Content Distribution Manager 69 Acquisizione e Distribuzione dei Contenuti 70 Formato URL FUNZIONAMENTO DI ACNS 5.X 71 Content Request Routing 71 Acquisizione e Distribuzione dei Contenuti 79 Content Provider 87 Gestione della Rete ACNS TERMINOLOGIA E DEFINIZIONI 98 CAPITOLO 3. OTTIMIZZARE L INFRASTRUTTURA DI RETE CORE NETWORK TRAFFIC ENGINEERING FAST REROUTING RETE DI ACCESSO UTENTE CONTENT PROVIDER INTEGRAZIONE IN UNA CONTENT DELIVERY NETWORK EFFETTI DI RETE DEL PREFETCHING 118 CAPITOLO 4. SCENARIO DI TEST MODELLO DI DISTRIBUZIONE IN UNA CONTENT DELIVERY NETWORK STREAMING VIDEO STREAMING VIDEO IN INTERNET CODIFICATORI 127 Audio-Video bit rate 128 Tecnica di codifica 128 Dimensioni del buffer iii -

6 Indice Dettagliato Frame per Secondo 130 Distanza tra i Key Frame 130 Qualità d Immagine Uniformità Video STREAMING SERVER CODIFICHE PER LA SPERIMENTAZIONE PREPARAZIONE DEGLI STREAMING SERVER MONITORAGGIO DELLA RETE MULTI ROUTING TRAFFIC GATHER 141 Architettura e Componenti Correlati 141 Installazione 142 Abilitare il Supporto SNMP sugli Host Monitorati Estendere il Supporto SNMP sugli Host Basati su Windows (cpu, memoria, disco) 143 Configurare MRTG 144 Avviare MRTG 145 Supporto ai DataBase 146 Grafici 148 Monitorare SNMP OID Generici con MRTG STRUTTURA DELLA RETE E CARATTERIZZAZIONE DEL CARICO 151 Dispositivi Monitorati 151 Informazioni Raccolte 154 CAPITOLO 5. RISULTATI SPERIMENTALI LE LIMITAZIONE DELL ACCESSO UTENTE QOS TRA CACHE PRINCIPALE E CACHE PERIFERICA ALGORITMI DI SCHEDULING 173 First In First Out Queueing (FIFO-Q) 173 Strict Priority Queueing (PQ) 173 Weighted Fair Queueing (WFQ) 173 Class Base Weighted Fair Queueing (CBWFQ) CONTROLLO DELLA CONGESTIONE 175 Random Early Detection (RED) 175 Weigheted RED (WRED) 176 CAPITOLO 6. SCENARI E SVILUPPI TRASMISSIONE EVENTI ITINERANTI CONCLUSIONI E SVILUPPI FUTURI 180 BIBLIOGRAFIA 182 INDICE DELLE TABELLE 185 INDICE DELLE FIGURE 187 RINGRAZIAMENTI iv -

7 INTRODUZIONE Questo studio trae origine dal progetto Identification of the Technological Platforms for Scalable Content Delivery Networks, svolto da due laurendi in ingegneria, G.Sabatini (ingegneria informatica - ) e M.Canali (ingegneria elettronica - Università La Sapienza ), presso la Junior Consulting del Centro di formazione Elis, per conto di Telecom Italia Business Unit Wireline. Tale progetto era volto ad inquadrare il mercato odierno dei servizi di Content Delivery e ad individuare delle teconologie che ne ottimizzino l offerta. Grazie alle conoscenze ed all esperienza acquisite in tale contesto, è stata condotta un analisi che ha permesso di comprendere e testare alcune tecnologie fondamentali per una distribuzione ottimale dei contenuti multimediali in una Content Delivery Network. In questa tesi verranno presentate le fasi più importanti che hanno caratterizzato questo lavoro ed i risultati più significativi di alcuni test condotti sulla rete WAN sperimentale messa a disposizione da Telecom Italia (Rete Reseau). Come prima fase del progetto è stato necessario comprendere il significato delle Content Delivery Network (CDN) ed il ruolo che rivestono sul mercato [Capitolo 1]. L analisi ha condotto all individuazione di diverse entità che, secondo previsioni di mercato, saranno interessate dallo sviluppo di tale tecnologia [par.1.1]. A seguire è stata inquadrata la tecnologia CDN come alternativa alle attuali soluzioni in ambito di distribuzione delle informazioni su Internet [par.1.2] e, dopo aver compreso l utilità di tale soluzione, sono stati analizzati i più importanti fornitori in questa area, classificandoli in due categorie: chi fornisce servizi a partire dalla propria infrastruttura di rete (piattaforme outsourcing [par.1.3]) e chi fornisce sistemi che permettono la realizzazione di una CDN in-house, ossia presso i loro clienti [par.1.4]. A chiusura di questa prima fase sono state tratte alcune considerazioni sui trend del mercato e sui vantaggi che investimenti in questo settore potranno garantire, con particolare attenzione agli aspetti ed ai servizi proposti [par.1.5]. Come passo successivo si è ritenuto opportuno approfondire le offerte e le soluzioni proposte da alcune delle aziende analizzate, così da poter identificare in maniera precisa degli scenari che risultassero interessanti nell ambito di una valutazione sperimentale. In questa fase del progetto [Capitolo 2] è parso opportuno analizzare con dettaglio sia alcune delle metodologie alla base del successo di Akamai [par.2.1], ossia di una soluzione outsourcing, sia le proposte di Cisco Networking [par.2.2], che ricadono nel settore in-house

8 Introduzione A quest ultima è stata dedicata maggiore attenzione in quanto le sperimentazioni sono state condotte su apparati CISCO. L analisi approfondita di queste proposte ha accompagnato il progetto in tutta la sua durata, permettendo di comprendere sempre meglio lo scenario e le tecnologie da implementare e testare sulla rete sperimentale Reseau. Successivamente sono state identificate alcune soluzioni che permettono di ottimizzare l infastruttura di rete di una CDN [capitolo 3]. A tal riguardo sono state fatte considerazioni sull ottimizzazione della core network attraverso l introduzione della tecnologia MPLS con funzionalità di Ingegneria del traffico [par.3.1]. Si è passati poi ad affrontare, in uno scenario di QoS End-to-End, le relative opportunità nella rete di accesso sia lato utente che lato Content Provider [par.3.2]. Infine tali considerazioni sono state integrate nell infrastuttura di una CDN distribuita su scala nazionale [par.3.3]. Il passo successivo è stato quello di definire ed implementare uno scenario sperimentale sulla rete Reseau, che permettesse di emulare la distribuzione dei contenuti su di una CDN [Capitolo 4]. Innanzitutto è stato definito un modello di distribuzione da testare [par.4.1]; tale modello è stato implementato attraverso la configurazione di un sistema di distribuzione di flussi video [par.4.2]; il modello è stato analizzato attraverso opportuni sistemi di monitoraggio di rete [par.4.3]. I test condotti hanno permesso di effettuare analisi prestazionali in diversi scenari [Capitolo 5]. Dapprima sono stati analizzati i limiti dell infrastruttura nella distribuzione dei flussi da una cache periferica verso gli utenti finali [par.5.1]. Successivamente è stata valutata la trasmissione tra una cache principale ed una periferica in condizioni di congestione del canale di comunicazione tra il Core e l Edge Router interessati. In particolare sono stati comparati i comportamenti dei flussi dati tra la trasmissione su tecnologia IP rispetto a quelli su tecnologia MPLS Traffic Engineering DiffServ [par.5.2]. Il lavoro viene concluso da una sezione [Capitolo 6] che introduce un possibile modello di utilizzo di una CDN nel caso di una trasmissione live itinerante [par.6.1] e che riporta le considerazioni finali legate allo studio condotto, introducendo degli spunti per eventuali approfondimenti e lavori futuri [par.6.2]

9 Capitolo 1. LE CONTENT DELIVERY NETWORK In questo primo capitolo vengono introdotte la tecnologia Content Delivery Network (CDN) ed il ruolo che essa riveste sul mercato. Il tutto attraverso un analisi delle soluzioni che i vari competiror del settore propongono, finalizzata da un lato a comprendere i trend del mercato e dall altro all individuazione dei vantaggi che investimenti in questo settore potranno garantire. I fornitori di tali servizi (CDN Provider) sono stati classificati in piattaforme outsourcing, ovvero aziende che forniscono servizi a partire dalla propria infrastruttura di rete, e piattaforme in-house, ossia aziende che sviluppano le apparecchiature per la realizzazione di una CDN presso il cliente. 1.1 ENTITÀ E RUOLI Per analizzare lo scenario di sviluppo di una Content Delivery Network è emersa innanzitutto l importanza di definire in maniera chiara le entità in campo ed il loro ruolo [14][15]. Backbone Provider: Ente che fornisce connessioni ad elevata capacità attraverso vaste regioni. Soluzioni che ottimizzino la distribuzione dei contenuti all interno di tale organizzazione rappresentano il nucleo di questo progetto. Internet Service Provider (ISP): Ente che fornisce agli utenti l accesso alla rete Internet. Content Provider: organizzazione responsabile di fornire i contenuti, caratterizzata da aspettative come gestione e controllo dei contenuti, differenziazione, scalabilità, redditività, flessibilità, eterogeneità di dispositivi e utenze, sicurezza. Utente: l entità che vuole avere accesso ai contenuti nel rispetto di requisiti ed aspettative tra cui prestazioni, disponibilità dei contenuti, accessibilità, personalizzazione, sicurezza, privacy

10 Le Content Delivery Network Figura 1-1 Stakeholder del Content Networking Content Networking: Insieme di meccanismi che permettono di prendere decisioni sull instradamento di una comunicazione basandosi su più che semplici informazioni tecniche (come ad esempio gli indirizzo IP), ovvero sui contenuti della comunicazione stessa per garantire agli utenti ed al Content Provider il soddisfacimento completo delle loro aspettative. Content Delivery Network: Meccanismo appartenente al Content Networking, che identifica un architettura in grado di ottimizzare la richiesta e la fruizione di grandi volumi di dati e contenuti, grazie a soluzioni di edge-caching dei contenuti e re-routing delle richieste utente. PREVISIONI DI MERCATO Il 2003 era stato presentato come l anno del Content Networking. Questo veniva dedotto dalle previsioni di IDC, che, riguardo alle soluzioni di caching dei contenuti, prevedeva una crescita del 41% in Europa, contro un 3,6% dell anno Le cause di questo interesse, secondo Cisco Systems, sarebbero legate alle possibilità di migliorare la produttività degli utenti, di limitare la banda utilizzata per il trasferimento delle informazioni e di liberare risorse di rete per applicazioni avanzate come telefonia IP o streaming video. Per quanto riguarda le previsioni future, GARTNER valuta che per il 2006 le applicazioni di video live e video-on-demand interesseranno l 80% del mondo enterprise, mentre una pari percentuale di aziende avrà integrato applicazioni di multicast Ip nella propria rete. La forte crescita di contenuti evoluti è invece alla base delle previsioni di IDC per il mercato del content caching a livello di periferia delle reti trasmissive, un altro dei settori - 4 -

11 Le Content Delivery Network coinvolti nelle applicazioni di content networking. La società di analisi prevede che la crescita media del mercato europeo, fino al 2006, si attesterà intorno al 55% annuo per quel che riguarda i prodotti e intorno al 43%, sempre in ambito europeo, per quel che attiene ai fatturati. IDC mette inoltre in risalto come in Italia le utenze a larga banda abbiano superato il milione e 700mila, con un tasso di penetrazione nel primo semestre dell'anno 2003 superiore al 60%, ma il tasso di incidenza degli utenti broadband italiani sul complesso dei navigatori web risulta ancora tra i più bassi dell'unione europea. E questo il dato più significativo emerso dal rapporto su "Innovazione e tecnologie digitali in Italia" [1] presentato al Senato dal ministro dell'innovazione Lucio Stanca. A fine 2002 gli accessi a banda larga erano circa 1 milione e 80mila, di cui l'85% attraverso la tecnologia DSL. Sei mesi più tardi, erano 1 milione 730mila, con il DSL passato all'88%. Si tratta, secondo il rapporto, di un tasso di crescita nella prima parte dell'anno sopra il 60%, tra i più alti al mondo. Per quanto riguarda la diffusione dell'xdsl nel primo semestre 2003 l'italia ha registrato un incremento percentuale tra i più alti rispetto agli altri paesi dell'unione europea, al Canada e agli Usa. Questo significa che nel nostro paese la crescita delle richieste di contenuti web può solo che aumentare e, qualora i servizi offerti fossero di sensibile interesse per l utenza finale, la crescita potrebbe essere esponenziale. Durante il seminario Content Management & Portals Executive Seminar (Milano, 27/01/2004), IDC ha presentato i risultati di un indagine condotta nel 2003 riguardo l approccio nella gestione dei contenuti. Tale indagine è stata condotta su un campione di 500 imprese italiane con almeno 20 addetti e con un alto grado di informatizzazione (accesso Internet incluso), ed è stata mirata all analisi delle soluzioni di Content Management presenti nelle aziende italiane e della propensione al loro utilizzo. Secondo gli analisti IDC il Content Management è destinato a divenire uno dei principali fronti di investimento delle aziende nel prossimo futuro. Il mercato europeo delle applicazioni di Content Management vale oggi 618 milioni di Euro. IDC prevede una crescita costante fino al 2006, quando il valore di questo segmento arriverà a raggiungere i 744 milioni di Euro. Negli ultimi anni, la complessità delle informazioni, unita alla necessità di armonizzare siti web e attività on-line, ha spinto le imprese a dotarsi di politiche e strumenti per una gestione corretta e un controllo sempre più attento di documenti e dati critici. In questo scenario acquista significato una soluzione che ottimizzi la comunicazione tra locazioni geograficamente distribuite. Nello stesso contesto è stata presentata la ricerca: La nuova domanda di soluzioni di Content Management sul - 5 -

12 Le Content Delivery Network mercato italiano. Ne è risultato un settore rallentato da fattori congiunturali, ma che si prepara ad affrontare le sfide future con consapevolezza, grazie anche ad un offerta ormai più matura e rispondente alle reali esigenze di business. In questo contesto si aprono diverse opportunità per i vendor, anche se con le dovute differenze tra le aziende di piccole dimensioni e quelle medio grandi. Inoltre, un ulteriore analisi condotta da IDC Italia mostra una buona diffusione di soluzioni per la gestione di documenti e contenuti all interno del campione intervistato: circa il 28% delle imprese interpellate, infatti, si è già dotata di applicazioni di Content Management, mentre un ulteriore 25% ha in programma investimenti in quest area entro il Il primo obiettivo che le aziende intendono perseguire nel 2004 riguarda la creazione di workflow strutturati all'interno dei processi aziendali (30% degli intervistati). Tra gli obiettivi particolarmente sentiti dalle aziende italiane interpellate, una particolare importanza riveste la necessità di armonizzare la mole di archivi e database aziendali in cui risiedono contenuti e informazioni più o meno strutturati (29%). Il fattore integrazione è al centro dell attenzione delle imprese a più livelli, che mirano alla pianificazione di nuovi investimenti in Content Management, alla creazione di accessi unificati verso repository tradizionali e digitali, all armonizzazione tra le tecnologie dei portali e quelle dei sistemi di Content Management e a quella tra le soluzioni di Content Management e le altre tipologie di soluzioni presenti in azienda. In un quadro di questo tipo assume un ruolo importante il Content Networking, sia per chi ha già investito in soluzioni di Content Management, sia per chi deve ancora investire. Per grandi e medie imprese, che hanno sedi remote e su scala geografica, è infatti importante avvalersi dei vantaggi di una Content Delivery Network, la quale può assicurare buoni guadagni a fronte di un investimento iniziale che, mai come oggi, si conforma alle diverse esigenze di mercato

13 Le Content Delivery Network 1.2 CONTENT NETWORKING In genere, gli interventi tecnici mirati al miglioramento delle prestazioni di una rete in termini di erogazione dei contenuti, si concentrano sul server, o meglio su un gruppo di server di un centro servizi, che ospita un sito Web. Le tecniche più utilizzate in tema di Content Networking sono le tre dettagliate nel seguito [15]. SERVER LOAD BALANCING È un metodo abbastanza diffuso nel mondo delle reti e consiste nel distribuire il traffico tra i diversi server del centro servizi in modo trasparente agli utenti, i quali vedono un unico server virtuale. Esistono due tipologie di apparati che, analizzando le informazioni del livello cui operano, permettono che tale soluzione possa essere implementata nell ambito del Content Networking: content-unaware, o switch di livello 4 content-aware, o switch di livello 7 WEB CACHING In generale, le cache sono memorie locali che contengono copie degli oggetti con un accesso più frequente. Il Web caching può essere eseguito in tre maniere differenti: Proxy Caching gli utenti indirizzano esplicitamente le proprie richieste a questa memoria cache(1): il nome e l'indirizzo della memoria devono essere configurati nel browser. Questo metodo non è molto usato proprio perché richiede la riconfigurazione del browser. In questo scenario una Proxy cache esegue il DNS lookup a beneficio dell utente finale (2,3,4). I vantaggi di questa soluzione sono legati al fatto che la cache può essere ovunque nella rete, inoltre vi è un certo grado di sicurezza legato al fatto che solo l utente autorizzato contatta il proxy: in questa maniera è possibile utilizzare un firewall che permetta solo al proxy di attraversarlo. Le difficoltà in questo scenario Figura 1-2 Proxy Caching - 7 -

14 Le Content Delivery Network consistono nel mantenere aggiornate le cache. Transparent Caching - prevede che la rete rediriga le richieste utente ad una o più cache, tramite un cache redirector, in maniera del tutto trasparente all utente stesso (1,2). Il cache redirector richiede il contenuto direttamente al server origine ed è perciò lui stesso che esegue il DNS lookup (3,4). I benefici di questo approccio sono legati alla riduzione del traffico sulla WAN ed a migliori prestazioni percepite dall utente (5). Figura 1-3 Trasparent Caching Reverse Proxing - la Web cache viene utilizzata per ridurre il carico sul server e risiede vicino al sito del service provider, in modo tale che la richiesta arrivi direttamente alla cache del service provider (1), che redirige la richiesta al server più opportuno (2), se non ha la pagina al suo interno. In questo scenario una Proxy cache opera a beneficio del server origine e viene spesso chiamata acceleratore di sito. Tale soluzione è una maniera economica per alleggerire il carico sul server. Figura 1-4 Reverse Proxing - 8 -

15 Le Content Delivery Network CONTENT DELIVERY Una Content Delivery Network è un architettura che consente di ottimizzare la richiesta e la fruizione di grandi volumi di dati e contenuti, semplici o multimediali, dallo streaming video di qualità televisiva alla grafica, dagli aggiornamenti software ai file di grosse dimensioni [14] [15]. In pratica, il meccanismo di una CDN permette di distribuire i file con contenuti, anche multimediali, fra server all interno di una server farm o vicino all utente, e di redirigere le richieste di quest ultimo verso la sorgente migliore. Il modello di distribuzione su Internet per contenuti multimediali e Web attualmente più diffuso prevede che essi siano archiviati ed erogati a partire da uno o più server centrali, con i relativi problemi sia di fault-tolerance, disaster recovery e scalabilità per quanto riguarda i server stessi e la loro connettività, sia di performance percepita dagli utenti geograficamente distribuiti che si affiancano a diversi Internet Service Provider (ISP). Figura 1-5 Modello centralizzato di distribuzione Con la definizione collo di bottiglia si vuole indicare un componente dell infrastruttura di rete che impedisce scalabilità e prestazioni sufficienti, in rapporto alla crescita esponenziale del traffico sulla rete. I servizi di Content Delivery rompono questi colli di bottiglia, permettendo, ai Content Provider di offrire una migliore fruizione dei contenuti stessi agli utenti finali

16 Le Content Delivery Network L interconnessione tra reti eterogenee rappresenta la chiave della scalabilità di Internet, ma racchiude al suo interno quattro tipi di colli di bottiglia: First Mile, Peering Point, Backbone e Last Mile. Con First Mile si intende il canale che connette un server del Content Provider ad Internet (o alla rete di Content Distribution). Questo collo di bottiglia è perciò funzione del modello centralizzato attualmente utilizzato, inoltre comporta che la velocità con cui un utente può fruire dei contenuti ed il numero di utenti che possono fruire del servizio siano limitati dalla tipologia del First Mile utilizzato. Il secondo collo di bottiglia è rappresentato dai punti di scambio tra diverse reti. Le situazioni in cui tale limite emerge sono quelle in cui piccole e grandi reti scambiano tra loro informazioni e quindi pesanti flussi di traffico interessano un peering point tra esse. Per Backbone si intende il complesso dei canali di comunicazione fisici su cui poggia una rete. Dato l attuale modello centralizzato, il traffico Internet attraversa uno o più backbone, così che essi debbano essere in grado di assecondare la crescita del traffico. Infine vi è il limite dovuto alla capacità connettiva degli utenti, identificato come Last Mile. Un errore diffuso è quello di pensare che aumentando la capacità di accesso degli utenti si risolvano tutti i problemi legati alle prestazioni della rete: non si tiene conto dei problemi legati agli altri colli di bottiglia della rete, e, nell ambito dei servizi multimediali, anche alla effettiva potenza dei dispositivi degli utenti, non tenendo conto sia della potenza media dei client attuali sia di quelli futuri. Una soluzione finora adottata è quella che vede i Content Provider assegnare in outsourcing, ad aziende hosting provider, i propri i siti Web, o in generale, i propri contenuti. Tale soluzione risolve molti problemi, ma non quello del First Mile: il collo di bottiglia viene spostato al collegamento Internet-centro dati dell hosting provider. Questa soluzione viene incontro al problema del peering, in quanto non è più necessario un carico di traffico intenso tra le diverse reti di Internet. Ciò permette anche di ridurre le necessità in termini di backbone, così da alleviare anche questo collo di bottiglia. Il problema che rimane vivo è quello legato al Last Mile, ma la distribuzione periferica dei contenuti permette di alleviare gli altri componenti di Internet, andando incontro alle tendenze tecnologiche che vedono una crescita continua delle capacità di accesso degli utenti finali. Alcuni dei problemi legati all attuale modello centralizzato di Internet possono essere superati attraverso soluzioni di edge delivery: un modello di distribuzione dei contenuti e delle informazioni molto più scalabile. In questo modello i contenuti di ogni sito Web sono disponibili a partire da diversi server collocati alla periferia di Internet, ossia nella locazione della rete più prossima all utente. La soluzione edge delivery risolve i problemi del

17 Le Content Delivery Network First Mile eliminando il punto centralizzato che fornisce tutti i dati. Sviluppare una soluzione edge delivery introduce diverse complessità in quanto non è sufficiente sviluppare dei semplici server alla periferia della rete: sono necessarie un insieme di servizi e capacità che garantiscano una robusta infrastruttura. Le CDN permettono di risolvere i problemi legati ai colli di bottiglia mediante una rete di distribuzione costituita da "cache server" che affiancano il server centrale nella distribuzione dei contenuti stessi. Questi cache server sono distribuiti strategicamente in modo da essere collocati il più vicino possibile agli utenti o nei punti di maggior traffico. I metodi con cui viene identificato il server più prossimo all utente, e con cui vengono trasportati i dati su di esso, dipende dal singolo CDN provider, che può decidere di spostare i dati sul server locale al momento della richiesta (on-demand caching) o anticipatamente (prepositioning). Figura 1-6 Modello di una CDN I dati sono scaricati preventivamente dal server centrale ai server locali presenti presso gli ISP. Quando l utente effettuerà una richiesta per tali contenuti, questi verranno forniti direttamente dal server a lui più prossimo, evitando che il collegamento venga rallentato dai punti critici della rete Le CDN permettono inoltre di erogare contenuti anche in presenza di picchi improvvisi ed elevati di richieste, indotti sia dal legittimo uso da parte dell'utenza, sia in caso di attacchi informatici, come nel caso di Yahoo! Ed ebay nel 2001: furono prodotti elevati volumi di traffico, allo scopo di impedire il normale svolgimento del servizio, ed il tutto fu contrastato

18 Le Content Delivery Network attraverso una ripartizione intelligente delle richieste degli utenti sui diversi cache server distribuiti geograficamente. La crescita del volume delle richieste e la presenza sempre maggiore di contenuti multimediali, è in grado di mettere in crisi le architetture altamente centralizzate, tipicamente utilizzate per l attuale consegna di contenuti. Nel caso di istituzioni che vogliano permettere un rapido interscambio di informazioni, oltre ad agevolare e velocizzare le proprie attività, un servizio basato su CDN rappresenta un considerevole vantaggio, sia per i fruitori che per l istituzione stessa. È il caso, ad esempio, delle Università, che potrebbero offrire a studenti e docenti un tale servizio, rendendo disponibili su più server web appunti, pubblicazioni, slide delle lezioni, informazioni sui corsi, risultati degli esami, e poi evolvere, grazie alla pubblicazione di interi corsi per la fruizione a distanza, allo streaming audio e video di convegni e lezioni, fino ad arrivare ad un infrastruttura integrata a portale. Infine, l utilizzo di una CDN svincola il responsabile della creazione dei contenuti dal problema dell allestimento della rete di distribuzione, permettendo al Content Provider di focalizzarsi sulla propria attività

19 Le Content Delivery Network 1.3 PIATTAFORME OUTSOURCING AKAMAI Akamai Technologies, Inc. [2], società americana con sede in Cambridge (MA), è oggi il leader Internazionale per soluzioni sicure di servizi e software outsourced per infrastrutture e-business. La piattaforma Akamai per soluzioni di Content, Application e Streaming Delivery è oggi di fatto una rete mondiale che include più di server, sparsi in oltre 65 paesi presso più di 1000 punti fra ISP, reti di telecomunicazioni e POP. STRUTTURA Secondo Akamai, i requisiti fondamentali che devono essere considerati nello sviluppo di qualsiasi infrastruttura di e-business risultano essere: o Flessibilità e adattabilità, per rispondere tempestivamente a cambiamenti di strategie; o Visibilità globale, per poter estendere globalmente la soluzione; o Scalabilità, per poter rispondere a improvvisi e massicci incrementi delle richieste; o Affidabilità, anche in termini di ridondanza per poter garantire sempre la continuità di servizio; o Prestazioni, fondamentali nelle applicazioni "Web" per garantire un costante utilizzo da parte degli utenti. La soluzione odierna implementata da Akamai, è sviluppata sulla base di una architettura distribuita, divisa logicamente su più livelli ciascuno dei quali ottimizzato per uno specifico compito: o Content Generation Tier: centralmente inserito in un enterprise Data Center. La sua primaria funzione è il coordinamento delle applicazioni e la generazione dell informazione per l utenza finale. Tipicamente include application server, data e transaction server, storage management. o Integration Tier: è un livello di integrazione tra il Content Generation Tier ed il Content Delivery Tier. Fondamentalmente fornisce connettività HTTP tra le applicazioni (Application Server) ed il layer di creazione e distribuzione delle informazioni