CDN

지금까지 네트워크의 계층별 동작 원리와 프로토콜을 살펴보았습니다.

이제 실제 서비스를 운영할 때 필수적인 네트워크 인프라 구성 요소를 다루겠습니다.

첫 번째는 CDN(Content Delivery Network)입니다.

왜 CDN이 필요한가

서울에 있는 서버에서 브라질 사용자에게 웹 페이지를 보낸다고 합시다.

광섬유 안의 빛은 진공보다 느리고 실제 해저 케이블 경로도 직선이 아니므로, 서울과 상파울루 사이의 왕복 지연은 물리적 하한만으로도 매우 큽니다.

실제 인터넷 경로에서는 라우팅, 장비 처리, 혼잡까지 더해져 300ms 안팎 또는 그 이상이 흔합니다.

1 user
user 브라우저 요청 가까운 CDN edge로 라우팅
2 edge hit
edge hit 캐시에서 즉시 응답 origin 왕복 없음
3 edge miss
edge miss origin fetch 처음 한 번만 먼 경로
4 store
store TTL과 key로 저장 다음 요청은 edge hit

CDN은 전 세계에 분산된 엣지 서버에 콘텐츠의 복사본을 캐시하고, 사용자에게 네트워크상 가까운 엣지에서 응답합니다.

이 “가까움”은 단순한 지도상의 거리뿐 아니라 DNS 응답, Anycast 라우팅, ISP 피어링, 엣지의 부하 상태에 따라 결정됩니다.

CDN의 동작 원리

1 Route
Route edge 선택 DNS/Anycast로 가까운 edge 도착
2 Key
Key 캐시 키 계산 URL, query, header, cookie 반영
3 Fresh?
Fresh? TTL/검증 판단 s-maxage, max-age, ETag 확인
4 Serve/Fetch
Serve/Fetch hit, miss, revalidate edge 응답 또는 origin fetch
5 Store
Store 정책대로 저장 Vary와 private/no-store 반영

캐시의 유효 기간은 HTTP의 Cache-Control 헤더로 제어합니다.

s-maxage는 CDN 같은 공유 캐시에 우선 적용되고, no-cache는 저장 금지가 아니라 매번 원본에 재검증하라는 뜻입니다.

CDN 캐시 제어 헤더

Cache-Control: max-age=86400       → 브라우저 + CDN 24시간
Cache-Control: s-maxage=3600       → CDN만 1시간
Cache-Control: no-cache            → 매번 오리진에 검증
Cache-Control: no-store            → 캐시 금지
Cache-Control: stale-while-revalidate=60  → 만료 후 60초간
                                          캐시 응답 + 백그라운드 갱신

캐시 무효화 전략

파일명 해싱 내용
바뀌면 URL도 바뀜 HTML이 새 파일명을 참조해야 함
purge 기존 key
즉시 제거 전파 지연과 범위 실수
cache tag 관련 객체
묶어 제거 태그 설계와 운영 도구 필요
짧은 TTL 오래된 응답 지속
시간 제한 origin 요청 증가

코드를 배포했을 때 CDN 캐시가 갱신되지 않으면, 사용자는 여전히 이전 버전을 받습니다.

전략	방식	장점	단점
파일명 해싱	`main.abc123.js`	가장 확실, 자동화	빌드 도구 필요
퍼지(Purge)	API로 캐시 삭제	즉시 적용	수동, 전파 시간
캐시 태그	태그별 그룹 무효화	유연한 관리	CDN별 구현 다름
단기 TTL	`max-age=60`	자동 갱신	캐시 효율 감소
버전 쿼리스트링	`?v=2`	간단	일부 CDN 무시

대표 CDN 서비스

Cloudflare DNS + WAF + CDN
한 앞단으로 묶기 기존 DNS/보안 운영과 책임 경계 조정
CloudFront S3, ALB
Lambda@Edge 같은 AWS origin 결합 설정 복잡도와 무효화 비용
Fastly/Akamai 대형 트래픽, 동적 캐시
세밀한 edge 제어 전문 운영과 계약 비용
Vercel/Netlify 프론트 배포, 정적
자산, edge function 통합 범용 CDN/WAF 요구가 커지면 한계 확인

CDN 비교

서비스             특징                   진입 방식              용도
──────────────────────────────────────────────────────────────────────────
Cloudflare        CDN+DDoS+WAF+DNS 통합   무료/유료 플랜          범용
AWS CloudFront    AWS 생태계 통합         무료 플랜+유료 플랜     AWS 서비스
Akamai            대형 글로벌 CDN         엔터프라이즈 중심       대기업
Fastly            실시간 퍼지, Edge       무료 체험/상담 기반     API/동적
Vercel/Netlify    프론트엔드 배포 통합    무료 플랜+사용량 제한   정적 사이트

CDN은 정적 파일에만 유용한 것이 아닙니다.

API 응답 캐싱, 엣지에서의 요청 조작(Edge Functions), 이미지 최적화(리사이징, 포맷 변환) 등 점점 더 많은 로직이 엣지로 이동하고 있습니다.

1 User
User 가까운 edge로 요청 RTT를 줄임
2 Edge
Edge cache, image, header 반복·가벼운 변환 처리
3 Origin
Origin 권위 상태와 트랜잭션 정합성 책임 유지

CDN에서는 프로토콜 상태, 실패 응답, 관측 도구, 복구 기준을 확인합니다.

1 Key
Key URL+header+query 정규화 불필요한 분산 제거
2 TTL
TTL fresh/stale 기준 데이터 성격별 시간 분리
3 Purge
Purge hash, tag, API 제거 배포와 무효화 연결
4 Shield
Shield miss 폭주 완충 origin 5xx와 비용 보호

다음 절에서는 트래픽을 여러 서버로 분배하는 로드 밸런서를 다루겠습니다.