[네트워크] Network | DASH, CDN

HTTP 스트리밍은 유튜브 등 많은 싯스템에서 실제 적용되고 있으나, 중요한 문제점을 가지고있다. 클라이언트들이 가용 대역폭의 차이에도 불구하고 똑같이 인코딩된 비디오를 전송받는다는 것이다. 이 문제점으로 인해 새로운 형태의 HTTP 기반 스트리밍인 DASH 가 개발되엇다. DASH에서 비디오는 여러 개의 서로 다른 버전으로 인코딩되며, 각 버전은 서로 다른 비트율과 품질 수준을 가지고 있다. 클라이언트는 동적으로 서로 다른 버전의 비디오를 몇 초 분량의 길이를 가지는 비디오 조간 (Chunk) 단위로 요청을 한다. 또한 HTTP GET 요청을 이용해 다른 버전의 비디오 조각을 매번 선택한다.

 

DASH를 사용할 때, 각 비디오 버전은 HTTP 서버에 서로 다른 URL을 가지고 저장된다. HTTP 서버는 비트율에 따른 각 버전의 URL을 제공하는 매니패스트 (Manifest) 파일을 가지고 있다. 클라이언트가 충분한 분량의 버퍼링된 비디오를 가지고 있고 측정된 수신 대역폭이 크다면 당연히 고품질의 비디오 조각 단위 데이터를 선택할 것이다.

CDN은 동시에 수 백만명의 사용자들에게 콘텐츠를 스트리밍할 것 인지에 대한 문제를 다룬다. 가장 단순한 방법은 단일한 거대의 데이터 센터를 구축하고 비디오 스트림을 데이터 센터로부터 직접 전송하는 것이다. 하지만 이것에는 문제점이 존재한다. 첫째, 클라이언트가 데이터 센터에서 멀리 있는 경우, 다양한 통신 링크와 ISP를 거쳐 가게 되는데, 이 ISP는 서로 다른 대륙에 존재할 수 도 있다. 둘째, 인기 있는 비디오의 경우 같은 통신 링크를 통해 여러 번 반복적으로 전송될 것이다. 셋째, 단일한 데이터 센터를 구축하면 한 번의 장애로 인해 전체 서비스가 중단될 수 있는 위험이 있다.

 

 

CDN은 다수의 지점에 분산된 서버들을 운영하며, 비디오 및 다른 형태의 웹 콘텐츠 데이터의 복사본을 이들 분산 서버에 저장한다. CDN은 콘텐츠 제공자가 소유한 사설 CDN 일 수 있으며, 또는 제 3자가 운영하는 CDN일 수 있다.

 

Enter Deep은 서버 클러스터를 세계 곳곳의 접속 네트워크에 구축함으로써 ISP의 접속 네트워크로 깊숙이 들어가는 것이다. 이 방식의 목적은 서버를 최대한 사용자 가까이에 위치시켜 사용자와 CDN 서버 사이의 링크 및 라우터 수를 줄이고, 사용자가 경험하는 지연시간 및 처리율을 향상시키는 것이다.

 

Bring Home은 보다 적은 수의 핵심 지점에 큰 규모의 서버 클러스터를 구축하여 ISP를 Home으로 가져오는 개념이다. 이러한 CDN들은 일반적으로 그들의 클러스터를 인터넷 교환 지점 IXP 에 배치된다. Enter-Deep에 비해 이 방식은 클러스터 유지 및 관리 비용이 줄어드는 대신에 사용자가 느끼는 지연시간과 처리율은 상대적으로 나빠진다. 

 

 

사용자 호스트의 웹 브라우저가 URL을 지정함으로써 특정 비디오의 재생을 요청하면 CDN은 그 요청을 가로채 그 시점에서 클라이언트에게 가장 적당한 CDN 클러스터를 선택하고 클라이언트의 요청을 해당 클러스터의 서버로 연결한다. 그렇다면 어떤 CDN이 가장 적당한 클러스터인가?

 

CDN 구축의 핵심 중 하나는 클러스터 선택 정책이다. 이는 클라이언트를 동적으로 어떤 서버 클러스터 또는 CDN 데이터 센터로 연결하는 방식이다. 첫 번째로 클라이언트에게 지리적으로 가장 가까운 클러스터를 할당하는 기법이 있다. 대부분 잘 동작하지만 일부 클라이언트에게는 잘 동작하지 않는다. 그 이유는 지리적으로는 가장 가까운 클러스터가 네트워크 경로의 길이 홉의 수에 따라 가장 가까운 클러스터가 아닐 수 있기 때문이다.

 

 

대부분의 CDN은 사용자의 요청을 가로채고 다른 곳으로 연결하는 데 DNS를 활용한다. DNS가 어떻게 이 과정에 개입하는 지 사례로 알아보자. NetCinema라는 콘텐츠 제공자가 KingCDN이라는 CDN 업체를 이용해 비디오를 고객에게 분배한다고 하자.NetCinema의 웹페이지에는 각 비디오가 "video"라는 문자열과 고유한 ID를 포함하는 URL을 할당받는다. 예를 들어 트랜스포머 7 비디오는 http://video.netcinema.com/6Y7B23V 라는 URL 을 할당받는다.