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3.1 物联网标识技术概述

3.1.1 标识技术在物联网中的作用

在物联网中,物品通过网络进行互连,构成了物物相连的网络社会,每个物品在物联网中都有唯一永久的标识和定义,如同人在人类社会中有其身份标识。人的身份证是人在人类社会中唯一永久性标识,通过身份证,可以确定人的社会关系。物联网标识主要用于在一定范围内唯一识别物联网中的物理和逻辑实体,并基于此对目标对象进行相关控制和管理,以及相关信息的获取、处理、传送与交换。通过标识和解析,可以得到所标识物品的定义、信息,进而作出推理。

随着物联网的发展,来自于不同领域的物体、信息、应用在物联网中出现,形态各异的标识体系之间不兼容、甚至相互矛盾的问题也突显出来。物联网未来的发展必须依赖于标识体系的研制与完善,使其能够应用于多种领域,并与现有的各种标识技术相兼容,从现有针对计算机终端的识别,扩展至物联网中各种对象的标识。物联网统一标识编码体系是物联网广泛应用的重要基础。

标识是指按一定规则赋予物品易于机器和人识别、处理的标识符/代码,它是物联网对象在信息网络中的身份标识,是一个物理编码,它实现了物的数字化。标准化的编码能消除物品命名的二义性,为物品在应用范围内提供了具有唯一性、可计算机处理的代码标识,使得现实世界的物与信息世界的信息有了共通的“语言”,成为物品与信息系统互连的基础。网络中的物涉及社会、经济的各种系统。各系统的标识方案形式不同、结构各异,造成了目前我国标识方案标准众多,且各种标识方案之间相互孤立,没有联系,有的甚至重复交叉,难以形成一个完整有序的框架体系。因此,从国家层面讲,现有的标识方案没有形成一个完整的体系,满足不了国家物联网建设的需求。只有建立满足物联网中各系统信息交换的需要、协同互连的需要、各个环节运行应用的需要并能动态维护的国家物联网统一标识编码体系,才能对物联网在公共安全、环境保护、交通运输、农业等领域中的应用提供支撑。

因此,在物联网建设中,我国需要加强物联网标识体系建设,将物联网中各种对象的标识编码统一起来,从而形成体系化、系统化、制度化国家物联网统一标识体系,方便物联网的解析与运行。物联网标识编码体系的建设,是赢得物联网这一重大战略发展机遇的重要基础。

3.1.2 物联网标识原则

物联网标识赋予对象一串字符串,该字符串按照合理的规则进行编码,使得它在全局范围内唯一、无歧义地标识对象的同时最大限度地给出对象的属性信息。标识符应满足以下要求。

(1)标识符可用于不同的应用:如果一个标识符分配给某个物品,则该标识符应用于该物品的管理、供应链管理和终端用户的客户服务。如果一个位置标识符分配给建筑物中的某个房间,则该标识符可用于房间预订系统、维护系统或紧急情况的导引系统。因此,一个对象的标识符可被该对象的不同应用使用。

(2)标识符应可用来分配给现实世界的实体,如物理/逻辑对象、人和位置;标识符可用来标识产品、事物、药品、数字内容、位置、人员等。该要求对标识符方案设计有影响,因为对象范围非常大,这要比IP地址、电话号码和MAC地址的数量大得多。

(3)标识符要求被非营利性机构、政府或个人用户发布。

(4)标识符应是全球唯一的。

(5)能够支持多种标识方案,这是非常重要的。因为现存多种标识方案,以后可能会有新的标识方案,故标识符能够支持多种标识方案是非常重要的。

3.1.3 物联网标识体系

物联网标识体系包括标识和解析两部分,如图3-1所示。标识完成编码标识符注册分配功能,解析完成对分布式数据库元数据的查询功能。

▶ 图3-1 物联网标识体系

1.标识类别

物联网中标识的种类与形式多样,感知层、网络层与应用层中存在不同的标识方法。按照标识对象的不同,标识可分为以下几种。

(1)对象标识。对象标识主要用于识别物理世界切实存在的且不具备通信能力的实体,如一个茶杯、一箱货品、一只动物、一篇文章、一份标准等。这类标识主要包括条码相关标识(如EAN码、UPC码等)、RFID相关标识(如EPC编码、ucode码等)、对象标识符(OID)、统一资源名称(URN)等。由于标识对象本身并不具备通信能力,因而该类标识的应用场景通常是基于其进行相关对象信息的检索与获取,或者是对标识对象进行相关控制与管理,而不用于通信或寻址。

(2)应用标识。应用标识主要用于对应用层中的业务或应用服务进行识别,如业务接入号码、信息服务接入域名或地址等。

(3)节点标识。节点标识主要用于识别网络层和应用层可见且具备通信能力的实体,如用户手机、RFID读写器、传感器节点、设备号码等。这类标识的形式可以为E.164号码、域名或IP地址等。节点标识在用于识别对象的同时,还可明确对象的通信属性,可作为相对地址或绝对地址用于通信或寻址,以建立到标识对象的通信连接。

(4)通信地址。通信地址特指可直接用于网络定位和寻址的绝对地址标识,包括E.164号码、MAC地址、域名(在某些网络中域名可直接用于寻址,如部分IMS网络)、IP地址等。不论一个对象对应着多少其他类标识,只要它具有通信需求,最终都需要一个绝对通信地址才能在网络中真正找到它。

2.解析

解析技术是指对象标识编码被有效确认并转换为物联网可识别、处理的信息对象的技术,解析过程是为满足应用和业务服务需求所进行的标识间的映射和转换过程。解析包含下面类型的解析。

(1)对象标识→服务标识→通信地址。例如,对于采用EPC编码体系的RFID标签应用系统,RFID读写器采集到RFID标签中的物品标识后,首先要由对象命名服务(Object Naming Service,ONS)服务器完成物品标识到物品信息服务器的域名或地址转换,该过程即为对象标识到服务标识的解析过程;如果ONS服务器返回的解析结果为域名,为了找到物品信息服务器,并从中获取物品信息,还需要借助域名系统(Domain Name System,DNS)完成域名到IP地址的转换,该过程即为服务标识到通信地址的解析过程。

(2)服务标识→通信地址。当服务标识不可用于直接寻址时,即需要该解析过程以定位提供业务应用的服务器,如从服务器域名到IP地址的翻译过程,又如从业务接入码到提供该业务的服务器地址(E.164号码或IP地址)的解析过程。

(3)节点标识→通信地址。当节点标识不可用于直接寻址时,即需要该解析过程以定位标识节点的位置,以便建立到该节点的通信连接,如IMS终端、RFID读写器、传感器节点的域名到其IP地址的解析过程。 0PJX6GsCDnXrWWovbOfXKnm7oE0xoxCnskOHD8IVkkzUZfKnm20GCzCu2uYHdlJl

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