Anycast vs Unicast：それぞれの場合に選択する方が良い

多くの人がおそらくAnycastについて聞いたことがあるでしょう。このネットワークのアドレス指定とルーティングの方法では、単一のIPアドレスがネットワーク上の複数のサーバーに割り当てられます。これらのサーバーは、互いに離れた場所にあるデータセンターに配置することもできます。 Anycastの考え方は、リクエストのソースの場所に応じて、データが最も近い（ネットワークトポロジに従って、より正確には-BGPルーティングプロトコル）サーバーに送信されるというものです。したがって、ホップ数と待ち時間を減らすことができます。



基本的に、同じルートが世界中の複数のデータセンターからアドバタイズされています。したがって、クライアントは、BGPルート、データセンターに基づいて、「最良」および「最も近い」に送信されます。なぜAnycast？ Unicastの代わりにAnycastを使用する理由

Unicastは、Webサーバーが1つで、トラフィックが中程度のサイトに最適です。ただし、サービスに数百万のサブスクライバーがある場合、通常、それぞれが同じIPアドレスを持つ多数のWebサーバーを使用します。これらのサーバーは、リクエストを最適に処理するために地理的に分散しています。



このシナリオでは、Anycastはパフォーマンスを向上させ（トラフィックは最小限の遅延でユーザーに転送されます）、サービスの信頼性を確保し（冗長サーバーのおかげで）、負荷分散を行います。複数のサーバーにルーティングすると、サーバー間で負荷が効果的に分散され、サイトの速度が向上します。



オペレーターは、AnycastとDNSに基づいてさまざまなタイプの負荷分散を顧客に提供します。クライアントは、サイトの地理的な場所に応じて、リクエストの送信先となるIPアドレスを指定できます。これにより、ユーザーの要求をより柔軟に配布できます。



負荷を分散する必要のあるサイト（ユーザー）がいくつかあるとします。たとえば、1日あたり100,000件のリクエストがあるオンラインストアや人気のあるブログなどです。ユーザーが特定のサイトにアクセスする地域を制限するには、[ジオコミュニティ]オプションを使用できます。これにより、オペレーターがルートをアドバタイズする領域を制限できます。









AnycastとUnicast：違い



Anycastは、DNS（ドメインネームシステム）やCDN（コンテンツ配信ネットワーク）などのアプリケーションでよく使用され、ネットワークパフォーマンスを向上させるルーティングの決定を行うことができます。コンテンツ配信ネットワークは大量のトラフィックを処理するため、Anycastを使用します。この場合、Anycastには多くの利点があります（詳細については以下を参照してください）。 DNSでは、Anycastはサービスの信頼性と障害耐性のレベルを大幅に向上させることができます。





Anycast IPでは、BGPを使用して、特定のホストへのルートがいくつかあります。これらは実際には、低遅延接続を確立するために使用される複数のデータセンターにわたるホストのコピーです。



そのため、Anycastネットワークでは、同じIPアドレスが異なる場所からアドバタイズされ、ネットワークはルートの「コスト」に基づいてユーザーの要求をどこに送信するかを決定します。たとえば、BGPは、データ送信の最短ルートを決定するためによく使用されます。ユーザーがAnycastリクエストを送信すると、BGPはネットワーク上で利用可能なAnycastサーバーの最適なルートを決定します。

Anycastのメリット

クライアント側からAnycastテクノロジーを使用するために、特別なサーバー、ネットワーク、または特別なコンポーネントは必要ありません。しかし、Anycastには欠点があります。その実装は、追加の機器、信頼できるプロバイダー、および適切なトラフィックルーティングを必要とする複雑なタスクであると考えられています。

純粋な源から美しい遠いまで

Anycastは最小のホップに基づいてユーザーをルーティングしますが、必ずしも最小の遅延を意味するわけではありません。1つの遷移に10を超える可能性があるため、遅延はより複雑なメトリックです。





例：大陸間通信には、1つの非常に高い遅延ホップが含まれる場合があります。



Anycastは、主にDNSなどのUDPベースのサービスに使用されます。ユーザーの要求は、BGPルートに基づいて「最良」および「最も近い」データセンターに送信されます。





例：Anycast DNS IPアドレス123.10.10.10を持つDNSクライアントワークステーションは、同じAnycastIPアドレスを使用して展開された3つのDNSネームサーバーのうち最も近いものに対してDNS解決を実行します。ルーターR1またはサーバーAに障害が発生した場合、DNSクライアントパケットは、R2およびR3を介して次に近いDNSサーバーに自動的に転送されます。さらに、サーバーAへのルートがルーティングテーブルから削除され、このネームサーバーをこれ以上使用できなくなります。

展開スクリプト

ユーザーが接続しているサーバーを判別するために使用される2つの一般的なスキームがあります。

• Anycastネットワークレイヤー。ユーザーを最も近いサーバーに接続します。ここでは、ユーザーからサーバーへのネットワークパスが重要です。
• Anycast . , , , . . , .

CDN Anycast

ここで、コンテンツ配信ネットワークでのAnycastの使用に戻りましょう。 Anycastは確かに興味深いネットワーキングの概念であり、次世代のCDNプロバイダーからますます受け入れられています。



CDNは、高可用性と低遅延でエンドユーザーにコンテンツを配信するサーバーの分散ネットワークです。今日、コンテンツ配信ネットワークは、多数のオンラインマルチメディアサービスのバックボーンとして重要な役割を果たしており、消費者はダウンロード速度の低下に対する許容度がますます低くなっています。ビデオおよび音声アプリケーションは、ネットワークのジッタと遅延に特に敏感です。



CDNは、すべてのサーバーを1つのネットワークにまとめ、コンテンツの読み込みを高速化します。ユーザーの待ち時間を5〜6秒短縮できる場合があります。 CDNの目標は、エンドユーザーに最も近いサーバーからコンテンツを提供することにより、配信を最適化することです。これは、エンドユーザーの場所に基づいて最も近いサーバーが選択されるAnycastと非常によく似ています。すべてのCDNプロバイダーがデフォルトでAnycastを使用するように見えますが、実際にはそうではありません。



HTTP / TCPなどのプロトコルを使用するアプリケーションは、確立された接続に依存します。新しいAnycastノードが選択された場合（たとえば、サーバーに障害が発生した場合）、サービスが中断される可能性があります。これが、以前はUDPやDNSなどの接続のないサービスにAnycastが推奨されていた理由です。ただし、Anycastは接続指向のプロトコルでも適切に機能します。たとえば、TCPはAnycastモードで正常に機能します。



一部のCDNプロバイダーはAnycastベースのルーティングを使用し、他のプロバイダーはDNSベースのルーティングを好みます。ユーザーのDNSサーバーが配置されている場所に応じて最も近いサーバーが選択されます。



ハイブリッドおよびマルチデータセンターインフラストラクチャは、Anycastのもう1つの使用例です。プロバイダーから受信した負荷分散IPアドレスを使用すると、プロバイダーのデータセンター内のさまざまなクライアントサービスのIPアドレス間で負荷を分散できます。どのデバイスアドレス指定テクノロジーでも、大量のトラフィックと障害耐性を備えたパフォーマンスが向上し、多数のユーザーの応答時間を最適化するのに役立ちます。



ハイブリッドマルチデータセンターインフラストラクチャでは、サーバー間、または専用サーバー上の仮想マシンにトラフィックを分散できます。



したがって、インフラストラクチャを構築するための技術ソリューションの膨大な選択肢があります。グループ内の任意のデバイスを使用してサイトのパフォーマンスを最適化し、複数のデータセンター間でIP負荷分散を構成することもできます。



各データセンターの各分散サーバーの「重み」を定義して、独自のルールに従ってトラフィックを分散できます。この構成は、分散サーバーパークがあり、サービスのパフォーマンスが均一でない場合に特に役立ちます。これにより、トラフィックをより頻繁に分散してサーバーのパフォーマンスを向上させることができます。



pingコマンドを使用して監視システムを作成するために、プローブを構成することができます。これにより、管理者は独自の監視手順を定義し、インフラストラクチャ内の各コンポーネントの状態をより明確に把握できます。このようにして、アクセシビリティの基準を定義できます。



ハイブリッドインフラストラクチャを構築する可能性があります。企業ネットワークにバックオフィスを残し、フロントエンド部分をプロバイダーへのアウトソーシングに転送すると便利な場合があります。



負荷分散、送信データの暗号化、およびサイト訪問者と企業インフラストラクチャ間の通信のセキュリティのためにSSL証明書を追加することができます。データセンター間の負荷分散の場合、SSLも使用できます。



Anycastアドレス負荷分散サービスはISPから利用できます。この機能は、ユーザーが場所に基づいてアプリを操作する方法を改善するのに役立ちます。データセンターで利用可能なサービスを宣言するだけで十分であり、トラフィックは最も近いインフラストラクチャにリダイレクトされます。たとえばフランスや北米に専用サーバーがある場合、クライアントはネットワーク上で最も近いサーバーに転送されます。



Anycastの1つの使用例は、オペレーターのPoint of Presence（PoP）の最適な選択です。例を挙げましょう..。 LinkedIn（ロシアでブロック）は、製品（モバイルおよびWebアプリケーション）のパフォーマンスと速度を向上させるだけでなく、コンテンツ配信を高速化するためのネットワークインフラストラクチャを向上させることも目指しています。この動的なコンテンツ配信のために、LinkedInは積極的にPoP（ポイントオブプレゼンス）を使用します。 Anycastは、ユーザーを最も近いPoPに誘導するために適用されます。



その理由は、Unycastの場合、LinkedInの各PoPが一意のIPアドレスを持っているためです。次に、DNSを使用して、地理的な場所に基づいてユーザーにPoPが割り当てられます。問題は、DNSを使用すると、米国のユーザーの約30％が次善のPoPにリダイレクトされたことです。 Anycastの段階的な実装により、次善のPoP割り当ては31％から10％に減少しました。





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Anycast

理論的には、Anycastネットワークは単純です。複数の物理サーバーには、BGPがルートを決定するために使用するのと同じIPアドレスが割り当てられます。しかし、Anycastプラットフォームの実装と設計は複雑であり、Anycastのフォールトトレラントネットワークはこれで特に有名です。さらに難しいのは、Anycastネットワークを効果的に監視して、障害をすばやく特定して切り分けることです。



サービスがサードパーティのCDNプロバイダーを使用してコンテンツを提供する場合、ネットワークパフォーマンスを監視および検証することが非常に重要です。 AnycastベースのCDNモニタリングは、エンドツーエンドの遅延と最後から2番目のホップパフォーマンスを測定して、どのデータセンターがコンテンツを提供しているかを理解することに重点を置いています。 HTTPサーバーヘッダーの分析は、データの送信元を特定するもう1つの方法です。





例：CDNサーバーの場所を示すHTTP応答ヘッダー。



たとえば、CloudFlareはHTTP応答メッセージで独自のCF-Rayヘッダーを使用します。これには、要求が行われたデータセンターの表示が含まれます。Zendeskの場合、シアトル地域のCF-RayヘッダーはCF-RAY：2a21675e65fd2a3d-SEAであり、アムステルダムの場合はCF-RAY：2a216896b93a0c71-AMSです。HTTP応答のHTTPXヘッダーを使用して、コンテンツの場所を特定することもできます。

その他のアドレス指定方法

ユーザー要求を特定のネットワークエンドポイントにルーティングするための他のアドレス指定方法があります。







ユニキャスト、マルチキャスト、ブロードキャスト。



Anycastテクノロジーを使用すると、DNSの信頼性、復元力、およびセキュリティのレベルが向上します。このテクノロジーを使用して、オペレーターはさまざまなタイプのDNSベースの負荷分散のためのサービスを顧客に提供します。コントロールパネルでは、地理的な場所に応じて、リクエストの送信先のIPアドレスを指定できます。これにより、クライアントはユーザーの要求をより柔軟に配布できるようになります。



一部のオペレーターはPOPルートモニタリングを使用します。システムは、最短のローカルルートとグローバルルートを自動的に分析してポイントを探し、ダウンタイムがゼロで待ち時間が最も短い地理的な場所にルートを変更します。



現時点では、Anycastは、安定性と信頼性に対する高い要件の対象となる、高負荷のDNSサービスを構築するための最も安定した信頼性の高いソリューションです。



.ruドメインは、20ノードにグループ化された35のAnycast DNSサーバーをサポートし、5つのAnycastクラウドに分散されます。この場合、地理ベースの構築の原則が使用されます。ジオキャスト。DNSノードを配置するときは、最もアクティブなユーザーに近い地理的に分散した場所、サイトのサイトへのロシアのプロバイダーの最大の集中、および空き容量の可用性とサイトとの対話の容易さにノードを移動することが想定されます。

CDNを作成するにはどうすればよいですか？

CDNは、ユーザーへのコンテンツの配信を加速するサーバーのネットワークです。コンテンツ配信ネットワークは、すべてのサーバーを1つのネットワークに接続し、コンテンツの読み込みを高速化します。サーバーからユーザーまでの距離は、ダウンロード速度に重要な役割を果たします。



CDNを使用すると、ターゲットオーディエンスに最も近いサーバーを使用できます。これにより、待ち時間が短縮され、すべての訪問者のサイトコンテンツの読み込みが高速化されます。これは、大きなファイルやマルチメディアサービスを使用するサイトにとって特に重要です。典型的なCDNアプリケーションは、eコマースとエンターテインメントです。



CDNインフラストラクチャで作成された追加サーバーのネットワークは、ユーザーのできるだけ近くに配置されており、より安定した高速なデータ配信に貢献します。統計によると、CDNを使用すると、CDNのないサイトと比較して、サイトにアクセスする際の待ち時間が70％以上短縮されます。DNSを使用してCDNを作成する



方法？独自のAnycastソリューションを使用してCDNを設定することは、非常に費用のかかるプロジェクトになる可能性がありますが、より安価なオプションがあります。たとえば、GeoDNSと、一意のIPアドレスを持つ通常のサーバーを使用できます。 GeoDNSサービスを使用すると、DNSリゾルバーの場所ではなく、訪問者の実際の場所に基づいて決定が行われる、地理的に配置されたCDNを作成できます。米国のサーバーのIPアドレスを米国の訪問者に表示するようにDNSゾーンを構成できます。ヨーロッパの訪問者には、ヨーロッパからのIPアドレスが表示されます。



GeoDNSを使用すると、ユーザーのIPアドレスに応じて異なるDNS応答を返すことができます。これを行うために、DNSサーバーは、要求の元のIPアドレスに基づいて異なるIPアドレスを返すように構成されています。通常、GeoIPデータベースは、要求が行われた地域を決定するために使用されます。DNSを使用したジオロケーションを使用すると、近くのサイトからユーザーにコンテンツを送信できます。



GeoDNSは、DNS要求を行ったクライアントのIPアドレス、またはクライアント要求の処理に使用されるISPの再帰DNSサーバーのIPを定義します。国/地域は、クライアントのIPおよびGeoIPベースによって決定されます。次に、クライアントは最も近いCDNサーバーのIPアドレスを取得します。GeoDNSの設定について詳しくは、こちらをご覧ください。

AnycastまたはGeoDNS？

Anycastはコンテンツをグローバルに配信するための優れた方法ですが、特異性に欠けています。これがGeoDNSの出番です。このサービスを使用すると、ユーザーの場所に基づいて一意のエンドポイントにユーザーを送信するルールを作成できます。





例：ヨーロッパのユーザーは別のエンドポイントに誘導されます。



すべてのリクエストを削除して、ドメインへのアクセスを拒否することもできます。これは、特に、侵入者を遮断するための迅速な方法です。



GeoDNSは、Anycastよりも正確な回答を提供します。Anycastの場合、最短ルートはホップ数によって決定されますが、GeoDNSでは、エンドユーザーのルーティングは物理的な場所に基づいています。これにより、詳細なルーティングルールを作成する際の待ち時間が短縮され、精度が向上します。



ドメインに切り替えると、ブラウザは最も近いDNSサーバーに接続します。DNSサーバーは、ドメインに応じて、サイトをロードするためのIPアドレスを発行します。オンラインストアが米国とヨーロッパで人気があり、そのためのDNSサーバーがヨーロッパにのみあるとします。次に、ストアのサービスを使用したい米国のユーザーは、最寄りのサーバーにリクエストを送信する必要があります。また、非常に離れているため、回答を待つのに長い時間がかかります。サイトがすぐに読み込まれません。



GeoDNSサーバーが米国にある場合、ユーザーはすでにそれを参照しています。答えは速く、サイトの読み込み速度に影響します。



米国に既存のDNSサーバーがある状況では、米国からのユーザーがこのドメインにアクセスすると、目的のIPを提供する最も近いサーバーに接続します。ユーザーはサイトのコンテンツを含むサーバーに誘導されますが、コンテンツを含むサーバーは遠く離れているため、すぐには受信できません。



米国でデータがキャッシュされたCDNサーバーをホストしている場合、クライアントのブラウザーをロードすると、最も近いDNSサーバーに要求が送信され、正しいIPアドレスが返送されます。取得したIPを持つブラウザは、最も近いCDNサーバーとメインサーバーをアドレス指定し、CDNサーバーはキャッシュされたコンテンツをブラウザに送信します。キャッシュされたコンテンツのロード中に、サイト全体をロードするために欠落しているファイルがメインサーバーから受信されます。その結果、メインサーバーから送信されるファイルがはるかに少なくなるため、サイトの読み込み時間が短縮されます。



特定のIPアドレスの正確な場所を特定することは、必ずしも簡単な作業ではありません。さまざまな要因が関係しており、IPアドレス範囲の所有者は、世界の反対側でそれを発表することを決定する場合があります（正しい場所を取得するには、データベースが更新されるのを待つ必要があります）。 VPSプロバイダーは、シンガポールのVPSに米国にあると思われるアドレスを割り当てる場合があります。



Anycastアドレスを使用する場合とは異なり、配布は、キャッシングサーバーへの接続中ではなく、名前の解決中に行われます。再帰サーバーがEDNSクライアントサブネットをサポートしていない場合は、キャッシュサーバーに接続するユーザーではなく、その再帰サーバーの場所が使用されます。



DNSのクライアントサブネットはDNS拡張機能（RFC7871）であり、再帰DNSサーバーがクライアント情報をDNSサーバーに送信する方法、具体的にはGeoDNSサーバーがクライアントをより正確に見つけるために使用できるネットワーク情報を定義します。



ほとんどの場合、ISPのDNSサーバーまたは地理的に近いDNSサーバーを使用しますが、米国の誰かが何らかの理由でオーストラリアにあるDNSリゾルバーを使用することにした場合、IPを取得する可能性が高くなります。オーストラリアに最も近いサーバーアドレス。



GeoDNSを使用する場合は、これらの機能に注意することが重要です。場合によっては、キャッシングサーバーとクライアントの間の距離が長くなる可能性があります。



概要：CDNで複数のVPSを組み合わせる場合、最適な展開オプションは、すぐに使用できるGeoDNS + Anycast機能を備えたDNSサーバーバンドルを使用することです。