CDN系统由分布式存储、负载均衡、网络请求重定向和内容管理四个要素组成部分。其中,分布式存储是CDN的基础要素,负载均衡、网络请求重定向和内容管理等都是建立在分布式存储这个要素之上的。通过分布式存储系统的协同工作,CDN才能以一种高效的方式为用户的访问请求提供本地化的服务,这就是CDN的基本原理。从内容种类上讲,CDN加速的内容对象主要包括流媒体和Web页面。如今,尽管流媒体应用越来越流行,但是Web应用仍然是最为基础的互联网应用形式。因此,Web缓存优化设计就成为CDN性能提升的重要途径。本文在简要介绍CDN工作原理、Web缓存工作原理及其主要性能指标基础上,重点分析了基于Web缓存服务器的请求重定向、分布式缓存协作、Web缓存页面优化等技术,以此作为CDN Web缓存优化的基本依据和方法。在CDN Web缓存系统设计方面,本文提出了基于蚁群算法的请求重定向策略、基于友邻协作的分布式缓存协作策略,以及面向COSS文件的多级存储优化机制。在CDN Web缓存系统实现方面,本文基于开源技术,完成了Web缓存基本流程框架设计,以及针对CDN分布式特性的请求重定向模块、存储协作模块和一个针对缓存系统个体的可以有效识别高频访问Web页面、提高Web缓存命中率的存储模块。实际测试和理论分析表明,与一般的CDN Web缓存系统相比,本文设计和实现的缓存系统在系统吞吐量、用户页面请求响应速度、缓存命中率等方面有了明显的提升,进而可以有效地改善互联网网络拥堵和用户等待时间过长等。