Tecnologia de CDN em larga escala: o caso de sucesso do NetflixFilipe Queiroga de Almeida1

Resumo: este trabalho busca abordar, através de revisão bibliográfica, as redes de distribuição

de conteúdo (CDN), a partir do estudo de caso do Netflix. Esperamos, ao final, esclarecer

como uma CDN bem implantada viabiliza um negócio de conteúdo online, mostrando ao

empreendedor digital um modelo de produto/serviço de sucesso no mundo digital, detalhando

sua operação e implantação.

Palavras-chave: rede, distribuição, conteúdo, cdn, netflix.

1. INTRODUÇÃOFundado em 1997 como uma locadora de filmes à la carte no Vale do Silício, o Netflix

chegou ao mercado americano como uma opção àqueles que não queriam sair de casa para

alugar DVDs. Pagando 4 dólares por filme + 2 dólares pela postagem, os discos chegavam

por correio com um selo pré-pago para devolução, também por correio, e não cobrava multa

por atraso.

Após um ano de fiasco comercial com prejuízos constantes, os fundadores Reed Hastings e

Marc Randolph decidiram usar um sistema com assinatura mensal e aluguel ilimitado, ainda

pelo correio, baseado numa lista de interesse montada pelo cliente no site da empresa. Ou

seja: pagando uma única taxa mensal, o consumidor acessava o site da empresa, criava uma

lista de filmes que variava de 1 a 8 títulos, e os recebia por correio, enviando de volta quando

terminasse de assistí-los. O sucesso do novo modelo de negócio foi imediato. Em 2005, a

companhia chegou à marca de 1 milhão de DVDs enviados por dia, com uma base de clientes

estimada entre 4 e 5 milhões de assinantes2. Outro fator de sucesso foi a construção de um

relacionamento com o consumidor. No site, além da tradicional sinopse e ficha técnica do

filme, era possível classificar os filmes através de notas e montar uma lista de favoritos.

1 Graduando em Sistemas de Informação pela Faculdade 7 de Setembro. Graduado em Comunicação Social (Jornalismo) pela Faculdade 7 de Setembro. E-mail: fqueiroga1@gmail.com.2 Dados obtidos em: http://mundodasmarcas.blogspot.com.br/2007/05/netflix-best-way-to-rent-movies.html . Acesso em 07/11/14 às 16:31.

Em 2007, surgiu o serviço que reinventaria a empresa: a capacidade do assinante assistir cerca

de 1.000 filmes e episódios de seriados através do computador. Seis meses depois, já eram

cerca de 10 milhões de filmes e seriados assistidos via computador3. O blog “Mundo das

Marcas”, especializado em detalhar a história das grandes companhias, retrata o impacto que

esse serviço trouxe à empresa:

“Em questão de meses, a empresa passou de cliente de primeira classe

de mais rápido crescimento dos correios americanos à maior fonte de

tráfego de streaming na internet americana durante o horário nobre

(entre 21 horas e meia-noite)4”.

Este trabalho se propõe a analisar, através de revisão bibliográfica, como as redes de

distribuição de conteúdo (CDN) tornaram possível um modelo de negócio digital de sucesso,

a exemplo do Netflix, confirmando a importância dos Sistemas de Informação e Comunicação

no desenvolvimento da tecnologia e, por extensão, de toda a humanidade.

Para dimensionar o sucesso da implantação do serviço online do Netflix, listamos algumas

informações a seguir.

Numa postagem5 do techblog corporativo, em dezembro de 2012, foi disponibilizado um

vídeo informativo sobre o funcionamento do serviço. No vídeo, em inglês, intitulado “Como

um filme no Netflix ganha vida6”, encontramos as seguintes informações:

1. O conteúdo é licenciado junto aos estúdios através de contratos.

2. Áudio e vídeo são disponibilizados pelo estúdio à companhia.

3. Os softwares do Netflix codificam os conteúdos de áudio e vídeo para múltiplas telas e

taxas de transferências, com suas variações e principais combinações possíveis.

4. A equipe de design desenvolve peças sob medida para melhorar a experiência

(chamada de imersiva) de escolha daquele filme no catálogo.

3 Dados obtidos em: http://mundodasmarcas.blogspot.com.br/2007/05/netflix-best-way-to-rent-movies.html . Acesso em 07/11/14 às 16:31.4 Dados obtidos em: http://mundodasmarcas.blogspot.com.br/2007/05/netflix-best-way-to-rent-movies.html . Acesso em 07/11/14 às 16:315 Disponível em: http://techblog.netflix.com/2012/12/complexity-in-digital-supply-chain.html . Acesso em 07/11/14 às 15:52.6 How a movie on Netflix come to life

5. Os filmes são classificados nas categorias, gerando classificações genéricas como

“comédia” ou “romance”, e criando outras mais específicas como “final feliz” e

“mulheres fortes que lideram7”.

6. Os arquivos são finalmente enviados para os fornecedores CDN, que disponibilizam o

arquivo para o consumidor final.

Ainda no vídeo, é citado que o funcionamento do Netflix não é só um desafio tecnológico de

transmissão de grande quantidade de conteúdo, mas também de uma grande quantidade de

dispositivos e redes de conexão. Para cada filme, são gerados 120 arquivos diferentes, de

modo que sejam compatíveis com mais de 900 dispositivos que rodam o software de acesso

da companhia. Além disso, é citado que 90% do conteúdo é visualizado com legendas em

diferentes idiomas, permitindo que conteúdos de diversos lugares do mundo, quando possível,

sejam licenciados e disponibilizados para toda a rede8.

Ao final do vídeo, é descrito um ecossistema de funcionamento protagonizado por uma base

de usuários diversa, mundial, com um complexo sistema de visualização e licenciamento de

conteúdo em todo o mundo. Nosso intuito, nesse trabalho, é entender como isso tudo é

possível através das redes de distribuição de conteúdo.

2. OBJETIVO GERALAbordar, através de revisão bibliográfica, as redes de distribuição de conteúdo (CDN).

3. OBJETIVO ESPECÍFICOAnalisar, a partir do estudo de caso do Netflix e baseado em revisão bibliográfica, como uma

CDN bem implantada viabiliza um negócio de conteúdo online.

4. CONCEITOS E DEFINIÇÕES BÁSICAS

4.1.1 Rede de computadores

7 Apesar de não ser dito no vídeo, fica implícito que essa categorização específica é feita com intervenção humana.8 Disponível em: http://techblog.netflix.com/2012/12/complexity-in-digital-supply-chain.html . Acesso em 07/11/14 às 15:52.

Conjunto de máquinas interligadas com a capacidade de se comunicarem entre si,

normalmente com o objetivo de aumentar a produtividade e reduzir custos para realização de

trabalhos, compartilhando dados e recursos (TORRES, 2014). Este sistema de comunicação

entre máquinas interconectadas mudou o paradigma de organização dos sistemas

computacionais, tornando obsoleto o modelo de um único computador centralizando todo o

processamento das organizações (TANENBAUM, 2011). Esses computadores são conectados

entre si através de enlaces de comunicação (links), roteadores e comutadores de pacotes

(switches) (KUROSE, 2013).

4.1.2 InternetConjunto de redes interligadas, com capacidade de fornecer serviços para aplicações

distribuídas (KUROSE, 2013). A internet em si é uma grande “rede de redes”, que, apesar de

serem implementadas de diversas maneiras diferentes, se comunicam a partir de protocolos

comuns, provendo serviços (TANENBAUM, 2011).

4.1.3 World Wide WebAplicação executada via internet, muitas vezes confundida com a própria internet, arquitetada

para permitir o acesso a documentos espalhados em inúmeras máquinas conectadas à rede,

com a comunicação entre o requisitante e o documento requisitado rodando sobre os

protocolos TCP/IP9, através do HTTP10 (TANENBAUM, 2011). KUROSE (2013, p. 47)

afirma que a Web foi a responsável por levar a internet para os lares e empresas de todo o

mundo, construindo a base necessária à diversas aplicações que viriam a seguir, como os

buscadores, comércio eletrônico e redes sociais.

5. DO FTP ÀS REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE CONTEÚDO

(CDN)A internet, por si só, não constitui uma rede, mas um grande conjunto de redes com

protocolos comuns para prover serviços comuns (TANENBAUM, 2011, p.33). Partindo dessa

ideia, enxergamos que as redes distribuidoras de conteúdo seguem a lógica de funcionamento

e expansão da internet, constituindo uma evolução na oferta e demanda dos serviços via web.

9 Transfer Control Protocol/Internet Protocol10 HyperText Transfer Protocol

TANENBAUM (2013, p. 461) argumenta que o rápido desenvolvimento da internet, a partir

da World Wide Web, transformou a rede mundial de comunicações numa rede mundial de

conteúdos. Se na década de 1970 a rede era puramente de comunicação, com seus terminais

remotos em modo texto, gradualmente foi se tornando mais conteudista. Ilustra o autor:

“A passagem para o conteúdo foi tão pronunciada, que a maior parte

da largura de banda da internet agora é usada para entregar vídeos

armazenados” (TANENBAUM, 2013, p. 461)

Prova dessa mudança no perfil de tráfego da rede pode ser feita comparando o tipo do tráfego

de dados em momentos históricos, conforme sugere o autor. Até 1994, quando a web se

ganhou escala no mundo, a maior parte do tráfego consistia na transferência de arquivos via

FTP. A partir de 2000, o compartilhamento de arquivos em P2P decolou. Em meados de

2010, o streaming de vídeos ultrapassou o tráfego em P2P e é o grande consumidor de largura

de banda na atualidade (TANENBAUM, 2013, p.462).

Observamos que esse novo perfil de consumo, em que os arquivos estáticos do FTP dão vez

às redes ponto a ponto, em seguida às redes de conteúdo, simboliza um novo desafio à

infraestrutura de toda a internet: para o conteúdo, o local em que os arquivos estão

fisicamente localizados é indiferente, desde que seja garantindo um bom desempenho e se

respeite a legislação vigente11.

Porém, entregar dados sob demanda, num fluxo contínuo, para usuários que se conectam de

vários lugares do mundo simultaneamente, é um desafio técnico. Num primeiro momento,

para simplificar a gestão e tentar garantir um SLA12 padrão e adequado, seria intuitivo

implantar uma rede baseada em servidor de alta capacidade, constituindo o que TORRES

(2014, p.18) define como computação em cluster. Admitindo o conceito do autor de que um

cluster é um conjunto de computadores interligados para trabalharem como um só, com

capacidade para processar grandes quantidades de informação simultaneamente, estando esse

11 Não é interesse deste trabalho adentrar as discussões legais sobre localização dos arquivos, jurisprudência e questões voltadas à privacidade na coleta e uso dos dados. Por esse motivo, vamos nos ater aos detalhes técnicos da operação das CDNs.

12 Service Level Agreement: acordo de nível de serviço.

conjunto de computadores no mesmo ambiente/rede física, parece interessante essa

abordagem13.

Porém, KUROSE (2013, p. 444) aponta três problemas capazes de impactar esse modelo: a

distância do cliente ao datacenter; o envio repetitivo e consequente desperdício de banda; falta

de contingência da rede.

Valendo-se da relação demonstrada em seu livro, KUROSE (2013, p.31) esclarece que a

topologia de construir um robusto datacenter para prover o serviço em todo o mundo, em

larga escala, é extremamente perigoso. KUROSE (2013, p.444) argumenta que, na taxa de

transferência fim a fim de um fluxo contínuo, como é o caso dos vídeos distribuídos pelo

Netflix, quanto mais enlaces na rede maior a probabilidade de que existam gargalos na

transferência. E, quando o consumo do vídeo ocorre numa velocidade maior do que a entrega

do mesmo, o usuário experimenta os famigerados congelamentos. Para uma empresa cujo

core business14 é o consumo de vídeos, significa um grande problema. Ou seja: no caso dos

assinantes do Netflix, localizados em todo o Mundo, quanto menos enlaces entre o servidor de

distribuição e o ponto de acesso do assinante, maior a chance de uma boa experiência com o

serviço, pela potencial interferência na velocidade da troca de dados que os diversos ISPs

podem aplicar ao usuário final. Enxergamos como fundamental para a empresa reduzir ao

máximo o número de enlaces na rede para manter seu modelo de negócio funcionando. Uma

vez que o foco deste trabalho é nas redes para distribuição de conteúdos, não vamos entrar

em detalhes sobre o funcionamento dos demais tipos de redes.

5.1 DEFININDO UMA CDNAs redes de distribuição de conteúdo, ou CDNs, são um tipo específico de rede desenvolvido

para disponibilizar aos usuários da internet uma quantidade maciça de dados (inclusive

vídeos), com fluxo contínuo em tempo real (KUROSE, 2013, p. 444). Para KUROSE (2013,

p.444), a CDN deve ser capaz de gerenciar servidores distribuídos em vários locais,

13 Concordamos com a visão do autor, quando este se refere ao coloquialismo do termo “computação em nuvem”, sendo a nuvem a própria internet, e condenando seu uso no cenário acadêmico. Por este motivo, mesmo entendendo que, do ponto de vista comercial, a estrutura do serviço do Netflix é no modelo de computação em nuvem, em que a localização geográfica dos servidores é indiferente ao usuário do serviço que roda no cluster, manteremos o tom acadêmico nesta publicação.14 Foco do negócio, produto ou serviço comercializado pela empresa.

armazenando cópias dos conteúdos da rede (estáticos e dinâmicos), direcionando cada

requisição do usuário para a localidade que vai lhe proporcionar a melhor experiência.

Essa infraestrutura pode ser própria do provedor de conteúdo, designada CDN privada, a

exemplo do Google. Neste caso, a CDN do gigante de buscas provê desde os vídeos do

Youtube até os resultados de busca e anúncios, garantindo ao usuário da aplicação a melhor

experiência possível em qualquer lugar do mundo (KUROSE, 2013, p. 444).

Outro modelo de negócio é o adotado pelo Netflix, que utiliza a infraestrutura de terceiros,

mantendo o foco no seu negócio de entrega do vídeo para o consumidor final. Essa CDN de

terceiros, no caso do Netflix, é provida por três empresas (KUROSE, 2013, p.450): Akamai,

empresa americana sediada em Cambridge, Massachusetts, e um dos maiores players do

mercado de infraestrutura para CDNs no mundo; Limelight, também americana, sediada em

Tampa, Arizona, e outro grande player do mercado de CDN; e Level-3, mais uma empresa

americana, sediada em Broomfield, Colorado. Todos os três fornecedores têm infraestrutura

de rede espalhada por todo o Mundo.

A título de curiosidade: a lista de grandes empresas clientes da Akamai15 é bastante extensa e

conta com nomes de peso no mercado de TI, como Apple, Adobe, Autodesk, SAP, Sony e

IBM Corporation, entre outros.

A Limelight não fica atrás16, tendo em sua carteira serviços bastante populares como o site de

música SoundCloud, os jogos online desenvolvidos pela Valve, aplicação de acesso remoto

LogMeIn, publicações digitais da Harvard Business Publishing, entre outros.

Já a Level-3 vem ganhando destaque no Brasil17 no último ano ao prover serviços de CDN

para o e-commerce das lojas Dafiti, de compra de moda pela internet, além do próprio Netflix.

15 A lista completa (em inglês) pode ser consultada em http://www.akamai.com/html/customers/customer_list.html . Acesso em 04/11/14 às 20:26.16 A lista completa (em inglês) pode ser consultada em http://www.Limelight.com/showcase/. Acesso em 04/11/14 às 21:06.17 Informações obtidas em: http://corporate.canaltech.com.br/noticia/mercado/Level-3-acredita-em-consolidacao-de-produtos-de-CDN-no-Brasil/ .Acesso em 04/11/14 às 21:22.

Porém, independente do modelo escolhido, privado ou de terceiros, as CDNs adotam uma das

duas filosofias de instalação de servidores: enter deep ou bring home.

5.2 FILOSOFIAS DE INSTALAÇÃO DOS SERVIDORES

5.2.1 ENTER DEEPPraticada pela Akamai, essa filosofia indica que os servidores da empresa são implantados em

clusters nas redes de acesso18 dos provedores de internet (ISPs) de todo o Mundo. KUROSE

(2013, p. 445) aponta que o fornecedor do Netflix conta com servidores em cerca de 1700

locais diferentes ao redor do mundo, conseguindo proximidade aos usuários finais e

diminuindo o atraso percebido pelo internauta, como consequência de uma maior taxa de

transferência ao eliminar o máximo possível o número de enlaces e roteadores entre

consumidor final e cluster CDN.

Nessa filosofia, o maior desafio é manter e gerenciar todo esse parque, bastante distribuído

geograficamente.

5.2.2 BRING HOMEPraticada pela Limelight, outra fornecedora de CDN do Netflix e concorrente da Akamai, esse

modelo traz o provedor de internet do usuário para o cluster da companhia, construindo

grandes clusters em um número menor, em lugares chaves, e conectando-os numa rede

privada de alta velocidade. A localização desse cluster, de acordo com KUROSE (2013, p.

445), deve ser próxima dos pontos de presença dos diversos concorrentes provedores de

internet locais. Apesar de ser mais eficiente na gestão e manutenção da rede, normalmente

essa filosofia resulta em maior atraso e menores taxas de transferência para o usuário final

(KUROSE, 2013, p.445).

Para que ambas as filosofias sejam funcionais, é necessário o correto direcionamento da

requisição do usuário, como veremos a seguir.

18 As redes de acesso descrevem uma topologia em que os provedores de internet (ISP) de níveis mais baixos se interconectam com ISP de níveis mais altos, sendo o nível mais baixo de maior contato com o cliente (KUROSE, 2013, p. 26)

5.3 DIRECIONAMENTO DO USUÁRIOO método mais comum para a operação de uma CDN é a via DNS. Para selecionar o melhor

cluster para prover o conteúdo ao usuário, a técnica mais recomendada é a da medição em

tempo real do tráfego de DNS. Nessa técnica, a verificação do melhor caminho cluster-cliente

é feita pelo tempo de resposta da consulta DNS, permitindo que seja identificado e escolhido

o cluster ideal para o cliente, sem afetar o funcionamento do restante da rede (KUROSE,

2013, p.446).

5.4 O MODELO DO NETFLIXNo caso do Netflix, a arquitetura foi projetada com base em servidores CDN (Akamai,

Limelight e Level-3), aliados ao serviço de nuvem da Amazon. KUROSE (2013, p. 449) ilustra

o processo na seguinte figura:

Figura 1: Modelo de funcionamento do Netflix (KUROSE, 2013, p.449).

Ou seja: as páginas web para acessar e navegar na biblioteca de filmes rodam sob servidores

virtuais na nuvem da Amazon. Ao solicitar a reprodução do filme, o cliente recebe um

arquivo de manifesto, contendo um conjunto de informações como a lista de CDNs e URLs

para acesso às diferentes versões do mesmo filme. Cada trecho recebido do filme para

reprodução contém, aproximadamente, 4s de vídeo. À medida em que esses pequenos trechos

vão sendo baixados, o software do Netflix no lado do cliente executa um algoritmo para

determinar a taxa de transferência e a vazão de dados recebido, de modo a definir qual a

qualidade a ser requisitada para o próximo trecho de 4s a ser baixado (KUROSE, 2013,

p.450).

6. RESULTADOSO Netflix ilustra como um negócio digital pode se estruturar a partir da tecnologia. Mantendo

em sua estrutura própria única e exclusivamente a base de usuários e o serviço de pagamento,

a companhia desenha um modelo bem sucedido de implantação de CDN usando a maioria da

infraestrutura de terceiros. (KUROSE, 2013, p.449-450)

A partir de servidores na nuvem da Amazon e das CDNs Akamai, Limelight e Level-3, a

empresa se tornou um referencial no consumo de TV sob demanda na internet, gerando cerca

de 30% do tráfego da rede mundial (KUROSE, 2013, p.450). Com uma base de assinantes

estimada em mais de 44 milhões de usuários, e valor de mercado aproximado de 21 bilhões de

dólares, a companhia fechou o ano de 2013 com um faturamento de 4,37 bilhões de dólares e

presença global em mais de 40 países19. Um resultado notável e capaz de inspirar novos

empreendedores virtuais a colocarem em prática suas ideias, contando com o apoio de

fornecedores de peso que suportem a operação de suas empresas.

Pretendemos, com esse trabalho, demonstrar através do Netflix que a presença de grandes

players no mercado de infraestrutura de rede já possibilita, hoje, que os desenvolvedores se

preocupem somente com seu produto, gerando custos (e capacidade operacional) sob

demanda, adequadas ao crescimento à medida em que ele ocorre. Acreditamos que este artigo

cumpriu com seu objetivo, ao abordar diferentes pontos importantes para o sucesso do

Netflix, traçando um panorama do funcionamento das CDNs no Mundo.

19 Dados obtidos em http://mundodasmarcas.blogspot.com.br/2007/05/netflix-best-way-to-rent-movies.html . Acesso em 07/11/14 às 23:01.

9. BIBLIOGRAFIAKUROSE, James F. : Redes de computadores e a internet: uma abordagem top-down.

São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2013.

TANENBAUM, Andrew S.: Redes de computadores. São Paulo: Pearson Prentice-Hall,

2011.

TORRES, GABRIEL: Redes de computadores. Rio de Janeiro: Novaterra, 2014.