글로벌 엔터테인먼트 및 미디어(E&M) 산업은 지난해 10.4% 수익이 증가해 전 세계 경제 성장률을 큰 폭으로 앞질렀고, 성장세를 이어 2026년에는 2.9조 달러 규모를 달성할 전망입니다. 1 디지털화와 모바일 보급의 확대로 미디어 접점이 넓어지면서 유튜브, 넷플릭스, 틱톡 등 영상 기반 콘텐츠 플랫폼이 전 세계적인 수요를 얻고 있습니다. 이러한 대용량 콘텐츠는 오늘날 인터넷 연결 상태에서 끊김 없는 재생과 빠른 다운로드가 가능합니다. 영상 콘텐츠뿐 아니라 게임, 커머스, 메타버스, 가상 현실 등 고도화된 콘텐츠들 역시 일반적인 인터넷 환경에서 큰 문제없이 이용할 수 있는데 이는 최근 폭발적으로 수요가 커지고 있는 고용량 콘텐츠를 부하 없이 빠르고 매끄럽게 전송하는 CDN 기술 덕분입니다.
CDN 의 정의
CDN은 ‘콘텐츠 전송 네트워크(Content Delivery Network)’의 약자로 인터넷 콘텐츠의 빠르고 효율적인 전송을 위해 지리적으로 분산된 서버 그룹을 지칭합니다. CDN은 이미지, 오디오, 비디오 및 HTML 페이지 등 대량의 데이터를 여러 서버에 분산 저장하기 때문에 콘텐츠 소비자들은 인접한 서버에서 데이터에 접근이 가능해 로딩 속도와 전반적인 사용자 경험 향상을 기대할 수 있습니다. 넷플릭스, 유튜브, 왓챠 등 콘텐츠 사업자들이 전세계에 끊김 없는 콘텐츠 서비스를 제공할 수 있었던 비밀이 여기에 있습니다.
CDN의 동작 원리
CDN의 원리는 다양한 곳에 위치한 다중의 서버에서 웹 사이트의 콘텐츠를 캐싱하여 가장 가까운 서버를 통해 콘텐츠 소비자에게 전달하는 것입다. 이를 위해 CDN은 각 위치에 캐시 서버(에지, Edge)를 두고 인접한 지역에서 가장 많이 요청되는 콘텐츠를 저장해 놓는데 이것을 캐싱(Caching)이라고 부릅니다. 콘텐츠를 소비자에게 최대한 가까운 위치의 서버에 분산시켜 보다 빠르고 안정적인 전송을 보장합니다.
CDN의 구성 요소들은 다음과 같습니다.
POS (Point of Presence)
PoP는 콘텐츠 통신 환경을 빠르게 하기 위해 전략적으로 배치된 네트워크 거점으로, 통상 데이터센터를 말합니다. 콘텐츠와 콘텐츠 소비자의 물리적 거리를 줄여 빠르고 중단 없는 경험을 제공하는 데이터센터 인프라입니다.
캐싱 서버 (Caching Servers)
콘텐츠 데이터를 저장하고 전송하는 요소로, 콘텐츠의 웹사이트 로딩 시간을 빠르게 하는 동시에 대역폭 비용을 줄이는 기능을 수행하는 IT인프라입니다.
스토리지 (SSD/HDD + RAM)
콘텐츠 데이터는 SSD, HDD또는 RAM에 저장됩니다.
[그림1. CDN을 사용하지 않을 때와 사용할 때의 콘텐츠 전송 속도 차이 예시]
소비자가 콘텐츠를 요청하면 CDN의 서버 네트워크(오리진 서버, Origin)는 근접성을 기반으로 요청된 콘텐츠의 캐시된 복사본을 가진 서버를 결정합니다. 소비자의 요청은 결정된 CDN의 캐시 서버(Cache)로 전송(Redirection) 되어 가장 인접한 서버에서 콘텐츠를 수신하게 됩니다. 콘텐츠가 인터넷 망을 통해 이동하는 경로를 최적화하여 전송 속도가 빨라질 뿐만 아니라 경로를 우회하거나 거쳐가는 것을 제거하여 시간을 단축합니다. CDN은 또한 콘텐츠를 여러 서버에 분산시킴으로써 트래픽이 몰리는 시간에도 오리진 서버의 부하를 줄여 콘텐츠를 서비스하는 웹사이트의 신뢰성과 성능을 향상시켜 줍니다.
CDN 프로세스
오리진 서버: 웹 사이트의 콘텐츠는 일반적으로 해당 기업의 메인 데이터 센터에 있는 오리진 서버에 저장됩니다.
CDN 노드: CDN 노드는 다양한 지리적 위치에 따라 전략적으로 배치된 서버 네트워크에 위치한 서버입니다. 콘텐츠 소비자가 웹 사이트에서 콘텐츠를 요청하면 CDN 노드로 리디렉션 됩니다. 동일한 지역의 다른 콘텐츠 소비자가 이미 사용된 미디어 파일이 있다면 나중에 요청할 경우를 대비해 CDN 서버에 복사본을 남겨둡니다. 일정 기한이 지난 콘텐츠나 사용할 수 없는 경우에는 새로운 콘텐츠로 불러옵니다.
캐싱: 요청한 콘텐츠의 복사본이 아직 캐시에 없는 경우, CDN 노드는 오리진 서버에서 콘텐츠를 검색하여 캐시에 저장합니다.
콘텐츠 전송: 그런 다음, CDN 노드는 캐시된 콘텐츠를 콘텐츠 소비자에게 전달합니다.
업데이트: 오리진 서버의 콘텐츠가 업데이트되면 CDN 노드가 주기적으로 업데이트를 확인하고 업데이트된 콘텐츠를 검색하여 캐싱해 저장합니다.
CDN 캐싱 방식
오리진 서버에서 캐싱 서버로 데이터를 복사하는 캐싱은 CDN의 주요 원리 중 하나입니다. CDN의 캐싱 방식은 다음과 같이 크게 정적 캐싱(Static Caching)과 동적 캐싱(Dynamic Caching)으로 나눌 수 있습니다.
정적 캐싱(Static Caching)
정적 콘텐츠의 캐싱 전략은 자주 사용되는 오리진 서버의 데이터를 미리 캐시 서버에 저장해 콘텐츠 소비자가 콘텐츠를 요청할 경우 캐시 서버의 데이터를 전송하는 방식입니다. 모든 콘텐츠 소비자에게 동일하게 전달되는 콘텐츠의 경우 유용합니다. 게임이 대표적인 사례입니다. 대규모 게임 업데이트의 상황을 가정해 보겠습니다. 많은 게임 이용자들이 요청하는 업데이트를 오리지 서버에서 미리 여러 지역에 분산된 다중 캐시 서버에 데이터를 복사합니다. 게임 이용자들이 업데이트를 요청하면 캐시 서버에서 데이터를 제공합니다.
동적 캐싱(Dynamic Caching)
정적 캐싱과 달리, 오리진 서버에서 캐시 서버로 콘텐츠를 미리 복사하지 않는 방식입니다. 대신, 콘텐츠 소비자의 요청이 있는 경우에만 콘텐츠를 캐싱합니다. 이때, 캐시 데이터는 웹사이트의 HTML 스크립트입니다. CDN 캐시에서 스크립트를 실행해 동적 콘텐츠를 생성하고 전달합니다. 온라인 쇼핑몰을 예로 설명할 수 있습니다. 쇼핑몰 고객의 웹 사이트 로그인 여부, 장바구니 항목 여부, 옵션 선택 및 마케팅 참여 여부 등 각기 다른 조건의 고객에게 쇼핑몰의 페이지가 다르게 표시되는 경우입니다. 따라서 동적 캐싱은 정적 캐싱보다 복잡하고, 어렵습니다.
CDN 도입 기대 효과
CDN은 웹사이트 운영자, 영상 스트리밍 서비스 공급자, 클라우드 컴퓨팅 기업 등 모든 분야의 인터넷 공급자와 소비자에게 필요한 서비스입니다. 대용량 콘텐츠를 안정적으로 전송할 수 있는 기술로 콘텐츠 공급자의 웹사이트에 접속하는 소비자들을 위한 신뢰할 수 있는 환경을 제공할 수 있습니다. 또한, CDN을 통해 물리적으로 멀리 떨어진 서버와 소비자도 빠르고 안정적인 로딩을 기대할 수 있으며, 많은 양의 데이터로 인한 서버 부하를 줄여 줍니다.
CDN 사용 시 도입 기대 효과는 크게 다음 네 가지로 분류할 수 있습니다.
웹사이트 로드 시간 개선
웹 사이트 로드가 느리면 사이트 방문자 이탈이 발생합니다. CDN은 가까운 서버에서 웹사이트 방문자에게 콘텐츠를 제공하므로 페이지 로드 시간이 단축됩니다. 빠른 응답 및 전송 속도를 유지함으로써 사이트 품질 향상 효과도 제공합니다.
대역폭 비용 절감
오리진 서버가 웹사이트 방문자의 요청에 응답할 때마다 대역폭이 사용되며, 이는 비용으로 이어집니다. CDN은 캐싱과 기타 최적화를 통해 원본 서버가 제공해야 하는 데이터 양을 줄이고 웹사이트 소유자의 호스팅 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.
콘텐츠 가용성 및 리던던시 향상
대규모 트래픽이나 하드웨어 장애 시 웹사이트 기능이 멈출 수 있습니다. CDN은 여러 서버를 두고 트래픽을 분산하기 때문에 트래픽 급증으로 인한 손실을 방지합니다.
웹사이트 보안 개선
CDN은 DDoS 공격 방어, 보안 인증 개선 및 최적화를 통해 웹사이트 보안을 강화해 보다 안전한 콘텐츠 전송 환경을 제공합니다.
미국에 본사를 둔 넷플릭스의 콘텐츠를 CDN 없이 시청한다고 생각해봅시다. 전세계 인구가 동시에 미국에 있는 콘텐츠를 소비할 때 몰리는 트래픽에 인터넷 속도는 무한정 늘어질 것입니다. 또, 한국에서만 인기있는 콘텐츠라 할지라도 콘텐츠를 미국 서버에서 전송받는 것으로 콘텐츠 종류와 상관없이 모든 콘텐츠를 소비하는 데 소요시간과 부하가 엄청날 것입니다. 자칫 시스템 다운으로 이어질 수도 있습니다. 우리가 콘텐츠를 이용하는 동안 CDN는 보이지 않게 전세계 사회, 교육, 문화 형성에 큰 역할을 해오고 있습니다. 전 세계 50억 인터넷 인구가 원활한 웹 환경을 누리고, 다양한 콘텐츠를 즐길 수 있는 환경은 CDN의 역할이 큽니다. 이에 유통, 금융, 엔터테인먼트 등 여러 산업에 걸친 기업들이 고객에게 빠르고 안정적인 웹 사이트 및 콘텐츠 전송 경험을 제공하기 위해 CDN기술을 도입하고 있습니다.
세줄 요약
- CDN을 통해 인터넷 콘텐츠를 물리적으로 먼 거리의 소비자에게 빠르고 원활하게 전송 가능
- CDN은 오리진 서버의 데이터를 분산된 PoP 서버에 캐시하는 방식으로 작동
- 사이트 품질 향상, 비용 효율성, 보안 등의 기대 효과 제공
해당 콘텐츠는 저작권법에 의해 보호받는 저작물로 다우기술에 저작권이 있습니다.
해당 콘텐츠는 사전 동의없이 2차 가공 및 영리적인 이용을 금하고 있습니다.
Featured images via gettyimages.
References
1. Global Entertainment & Media Outlook 2022–2026. PwC
