物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)與標準的深層次思考及新物聯(lián)網(wǎng)框架探討

文/十進制網(wǎng)絡標準工作組秘書長 劉亞東

物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)與標準的深層次思考及新物聯(lián)網(wǎng)框架探討

文/十進制網(wǎng)絡標準工作組秘書長 劉亞東

物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)的概念在中國已經(jīng)炒得相當熱了，但至今國內(nèi)外沒有權(quán)威和統(tǒng)一的定義。

世界上有一個物與物連接的互聯(lián)網(wǎng)嗎？答案是否定的。

物聯(lián)網(wǎng)是傳感器網(wǎng)！物聯(lián)網(wǎng)是感知網(wǎng)！答案也不令人折服。

有解釋說，具有唯一編碼(電子標簽/條碼)的物品，經(jīng)過識別設(shè)備及物聯(lián)網(wǎng)對象命名服務(ONS)解析后，就可以在互聯(lián)網(wǎng)上找到該物品的信息服務器，形象地說，物聯(lián)網(wǎng)中的物品編碼對應于互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)頁地址。

究竟什么是物聯(lián)網(wǎng)？讓我們先來剖析國際物品編碼協(xié)會EPCglobal相關(guān)標準及應用原理。

一、EPC的編碼、工作原理及與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系

EPC代碼有64位、96位和256位3種，全部由數(shù)字組成。例如以下兩個電子標簽所采用編碼為EPC-64Ⅱ型及EPC-96碼：

編碼中ACDF等是十六進制10～15的數(shù)字。上述編碼中含有版本號、域名管理者(生產(chǎn)或服務企業(yè))、對象分類(產(chǎn)品)、序列號等信息。

這個編碼既不是互聯(lián)網(wǎng)域名，也不是IP地址，僅從編碼無人能夠知曉其所代表的含義，要經(jīng)過EPCglobal公司物品解析服務器(ONS)解析等7個步驟，在互聯(lián)網(wǎng)上找到其相應的信息服務器(如右圖)。

1.物品編碼經(jīng)讀寫器連接至查詢服務器；

2.www.EPCglobal.net 進行編碼解算；

3.ONS解析，找出物品信息服務器域名；

4.上互聯(lián)網(wǎng)對該域名進行DNS解析；

5.將該域名對應的物品信息服務器IP地址返回ONS服務器，進行資源記錄；

6.將物品信息服務器IP地址返回查詢服務器；

7.查詢服務器與物品信息服務器通過互聯(lián)網(wǎng)建立連接。

以上例證說明美國EPC體系是互聯(lián)網(wǎng)上的三級域名解析體系，連接和信息交換使用的網(wǎng)絡平臺還是互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)應用的延伸，物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)是物品要上互聯(lián)網(wǎng)。

由于歷史原因，全球形成了ISO、EPCglobal、UID、AIMglobal、IP-X等多種標準體系并存局面，但清一色全由歐美等發(fā)達國家制定。實質(zhì)上都是互聯(lián)網(wǎng)的延伸，是三級域名解析體系。

三級域名解析的物聯(lián)網(wǎng)標準制定者制定了編碼、解析及傳輸協(xié)議等游戲規(guī)則，擁有編碼解析主服務器、中央數(shù)據(jù)庫，實際控制了全球生產(chǎn)流通企業(yè)注冊、物品編碼的發(fā)放，掌握了信息流向，掌握了行業(yè)話語權(quán)，可以控制和掌握全球所有商品和商品流通，并由此帶來了巨額財富。同時，所有工業(yè)、經(jīng)濟、商品流通等重要信息也就一覽無余地被物聯(lián)網(wǎng)運行者(編碼解析服務器擁有者)輕易和全面獲取。

二、我國電子標簽(物聯(lián)網(wǎng))的應用與標準狀況

權(quán)威人士認為我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大瓶頸是：核心技術(shù)競爭力不強、標準體系尚未建立、產(chǎn)品集中在低端、企業(yè)能力弱、信息安全問題等。

更讓人擔憂的是物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展存在“競相造車、無人修路”，“只抓低端、不抓高端”，“只抓應用、不抓標準”，“安全威脅嚴重，不抓源頭解決”，對最核心的標準、編碼、碼址資源等關(guān)鍵問題則采取回避態(tài)度的現(xiàn)象，而標準的缺位將影響整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

此外，物聯(lián)網(wǎng)不僅要有傳感器、電子標簽等硬件設(shè)備，碼址資源即IP地址是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)性戰(zhàn)略資源。沒有IP地址的支撐，無論是物與物還是人與物的信息交換，都無法實現(xiàn)。據(jù)預測，我國未來IP需求量將達到300多億個以上。國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)所需要如此巨大數(shù)量的IP地址戰(zhàn)略資源從何而來？

如果我國的物聯(lián)網(wǎng)體系建立在國外標準的體系上，不僅會對我國政治、經(jīng)濟、企業(yè)和個人帶來嚴重的信息安全隱患，同時知識產(chǎn)權(quán)問題也將給我國信息產(chǎn)業(yè)帶來難以避開的桎梏。

這樣下去，我國的物聯(lián)網(wǎng)應用雖然有所發(fā)展，但僅僅是發(fā)展了“物聯(lián)網(wǎng)應用汽車”，而所跑的“物聯(lián)網(wǎng)高速公路”卻都是外國修建，處處都是國外收費檢查站，我國不僅要付出巨額的費用代價，而且所有經(jīng)濟、工業(yè)、流通領(lǐng)域信息將徹底外泄。一旦發(fā)生國外物品編碼解析服務器對中國停止工作，中國的工業(yè)生產(chǎn)、物流、商品流通、居民生活保障體系將無法運轉(zhuǎn)，面臨崩潰！這絕不是杞人憂天，我們該如何面對？

三、物聯(lián)網(wǎng)的核心是編碼標準和信息安全

物聯(lián)網(wǎng)的靈魂是物品身份識別，通過物品編碼為物品分配一個能夠上網(wǎng)進行信息交換和處理的標識。物聯(lián)網(wǎng)標準最核心的關(guān)鍵除了硬件技術(shù)，更關(guān)鍵的是編碼標準、網(wǎng)絡資源IP地址、網(wǎng)絡架構(gòu)、信息流向和信息安全。

如果我國沒有自己的物聯(lián)網(wǎng)標準和編碼資源、網(wǎng)絡資源IP地址，在物聯(lián)網(wǎng)上就會形成核心技術(shù)受制于人的局面：

1.所有中國企業(yè)必須向國外機構(gòu)申請注冊，領(lǐng)取管理代碼，事實上接受另一個不同的國外管理手段；

2.我國工業(yè)生產(chǎn)、商品流通、物流、居民生活保障等體系的運作和信息處理處于外國解析體系控制之下；

3.由于編碼采用國外物聯(lián)網(wǎng)的標準，所以注冊、編碼分發(fā)、主服務器及數(shù)據(jù)庫在國外，所有企業(yè)注冊及物品上網(wǎng)信息必然流向國外，造成我國經(jīng)濟、物流、商品流通信息完全外泄并被外國掌握；

4.物聯(lián)網(wǎng)標準、編碼版權(quán)、主服務器和數(shù)據(jù)庫法律定位在外國，要接受外國法律體系的約束和管轄，一旦發(fā)生糾紛，中國無司法管轄權(quán)；

5.物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是互聯(lián)網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)、資源及管理也都是國外控制；

6.在互聯(lián)網(wǎng)的信息安全及網(wǎng)絡空間安全不能夠保障的情況下，在物聯(lián)網(wǎng)和電子標簽的信息安全(特別是無線識別)沒有得到解決的情況下，無處不在的物聯(lián)網(wǎng)和電子標簽將形成無處不在的危險。

物聯(lián)網(wǎng)的標準涉及感知、身份識別、信息傳輸、應用和安全等多個領(lǐng)域，其制定應該緊扣核心。由于物聯(lián)網(wǎng)的應用面廣泛和普遍，僅僅關(guān)注和討論物聯(lián)網(wǎng)應用層的標準制定，則是揀了芝麻丟了西瓜。

四、正確分析對待國際標準

標準是利益的博弈，又是立國之本。中國物聯(lián)網(wǎng)標準必須適合國情又能與國際接軌。因此，在國際還沒有統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)標準的情況下，如何對待已經(jīng)以企業(yè)為主或由某一個國家標準組織事實形成的“國際”電子標簽標準，是必須面對的首要課題。

1.國外專家對國際標準總體現(xiàn)狀的看法

世界知名標準化專家美國Sun Microsystems公司首席標準官Mr.Carl Cargill 2008年1月16日在北京發(fā)表《全球信息與通訊產(chǎn)業(yè)標準化發(fā)展方向中國的機遇》報告，對現(xiàn)行的國際標準做了剖析：

(1)目前世界上國際標準組織按照公正的程序產(chǎn)生標準，這些組織包括：

· ISO/IEC JTC1(國際標準化組織/國際電工委員會的第一聯(lián)合技術(shù)委員會)；

· IEC(國際電工委員會)；

· ITU(國際電信聯(lián)盟)。

(2)有核心企業(yè)(大型跨國公司)控制的標準。

(3)超級企業(yè)形成的既定事實標準(如微軟Windows、intel公司芯片)。

(4)美國控制的國際互聯(lián)網(wǎng)標準(Internet)。

今天，高科技領(lǐng)域的技術(shù)標準已經(jīng)開始嚴重偏向私人利益，國際標準主要由發(fā)達國家的跨國公司控制。

當今的市場環(huán)境與中國的利益不一致，發(fā)達七國有過多標準組織是中國的競爭對手。中國是世界上最大的消費市場，為什么卻要在供應端開展競爭？中國為全世界供應了大量產(chǎn)品，為什么不能提供標準、標準化組織及標準的理念？中國為什么從國外輸入標準和技術(shù)？

中國有能力改變世界，應該創(chuàng)造自己的游戲規(guī)則，應出口標準。

外國專家的分析評價、質(zhì)疑和中肯建議讓我們汗顏。我們應當反省過去習慣遵從和引進國外標準，在技術(shù)上俯首稱臣的局面。對待國際標準要有清醒的認識，不能盲目引進。中國人應該也必須由引進標準到創(chuàng)造標準、出口標準，主動爭取國際標準的制高點和話語權(quán)，體現(xiàn)國家利益。

2.遵從國際標準的規(guī)則

技術(shù)本身沒有國界，但技術(shù)有歸屬。在現(xiàn)今知識產(chǎn)權(quán)時代，外國資本往往利用技術(shù)標準對我國進行壟斷控制，迫使我國被“釘死”在國際分工鏈的最底層，淪落為廉價“代工商”；外國資本則控制中國產(chǎn)業(yè)鏈標準，控制整個中國產(chǎn)業(yè)，穩(wěn)居利潤豐厚的產(chǎn)業(yè)鏈上游。

對此，中國近些年有極其深刻的教訓。因此，采用國際標準必須衡量其對我國是否平等，對我國的制約及承受代價，是否有利國家長遠發(fā)展及國際生存發(fā)展空間，是否能夠保證國家信息安全及網(wǎng)絡空間安全，是否有利于維護國家利益、國家主權(quán)及虛擬疆土主權(quán)。

對國外物聯(lián)網(wǎng)標準，應取慎重態(tài)度，必須徹底論證清楚其全部知識產(chǎn)權(quán)歸屬及對中國的利害關(guān)系。但真正的出路還是自主創(chuàng)新，建立中國自己的物聯(lián)網(wǎng)標準，從根本上改變受制于人的局面。

3.自主創(chuàng)新與開放兼容

中國的物聯(lián)網(wǎng)及電子標簽標準目前是一張白紙，但中國必須擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的物聯(lián)網(wǎng)標準。自主創(chuàng)新與開放兼容，積極參與國際標準的制定，搶占國際物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準的話語權(quán)和制高點，爭取將我國自主標準上升為國際標準或?qū)碛形覈灾髦R產(chǎn)權(quán)的技術(shù)納入國際相關(guān)標準中。這是我們當前和今后一個時期的主要任務。

五、物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)路線探討

這里有兩個問題。其一，為什么要采用三級域名解析體系構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)？其二，以三級域名解析為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)是先進的體系嗎，其主要缺點是什么？這種架構(gòu)符合未來網(wǎng)絡的趨勢和潮流嗎？

實踐證明，在三級域名解析為基礎(chǔ)的物聯(lián)網(wǎng)體系中，以數(shù)字為基礎(chǔ)組成的物品編碼(電子標簽/條碼)必須經(jīng)過物品名稱服務器ONS——DNS域名兩次解析才能上互聯(lián)網(wǎng)。在技術(shù)上只能每次單個物品編碼經(jīng)過物品名稱服務器(ONS)解析上網(wǎng)查詢，在解決異構(gòu)異地數(shù)據(jù)庫的統(tǒng)一查詢和管理，以及在網(wǎng)上一對多、多對一的查詢、統(tǒng)計及信息處理上受到限制。

顯而易見，ONS——DNS兩次解析增加了網(wǎng)絡負擔，降低了網(wǎng)絡通訊效率，不符合環(huán)保、低碳、綠色網(wǎng)絡的原則，也不符合未來網(wǎng)絡的發(fā)展潮流，這種技術(shù)體系也為壟斷提供了方便，增加了不安全環(huán)節(jié)。

究其原因，物聯(lián)網(wǎng)體系(三級域名解析)發(fā)明者，從互聯(lián)網(wǎng)應用角度找到了通過物品編碼兩次解析上網(wǎng)的方法途徑。但由于其不是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研究設(shè)計者，也由于當時互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的局限，沒有從互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的底層探索二者更深層次的融合統(tǒng)一機制。

目前，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)——國際互聯(lián)網(wǎng)正處于推倒重來建設(shè)新一代互聯(lián)網(wǎng)的革命技術(shù)路線與漸進發(fā)展技術(shù)路線激烈競爭的變革時期：

——歐盟投資91億歐元開發(fā)未來互聯(lián)網(wǎng)；

——美國的計劃支持了50個項目研究未來網(wǎng)絡，有16個團隊在研究未來網(wǎng)絡架構(gòu)；

——國際標準組織ISO、國際電聯(lián)ITU未來網(wǎng)絡項目已啟動并正按程序積極推進中。

中國物聯(lián)網(wǎng)標準必須考慮核心技術(shù)路線的先進性，以及與國際新一代(未來)網(wǎng)絡的同步發(fā)展。因此，中國不僅需要掌握物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)及標準，更必須掌握國際未來互聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)及標準。

中國物聯(lián)網(wǎng)的標準必須高瞻遠矚，立足新一代(未來)網(wǎng)絡的新技術(shù)及國際標準并與之同步，采用創(chuàng)新理念構(gòu)建。

有無更先進的物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架？

答案是肯定的。非?？上驳氖?，中國科技工作者找到了物品一步直接上互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)途徑并在2008年的項目中得到成功驗證。

六、新的物聯(lián)網(wǎng)框架及中國物聯(lián)網(wǎng)的希望

隨著物聯(lián)網(wǎng)的溫升，國內(nèi)企業(yè)、標準化機構(gòu)、政府部門意識到，只有掌握物聯(lián)網(wǎng)標準制定主導權(quán)，從標準底層建立自主創(chuàng)新的技術(shù)體系和標準，才是中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的道路。

讓人欣慰的是，中國的企業(yè)和標準化機構(gòu)已經(jīng)開始向物聯(lián)網(wǎng)國際標準進軍，取得突破性的成績。由我國提出并積極推動制定的ISO/PAS 18186《集裝箱RFID貨運標簽系統(tǒng)》發(fā)布，正式成為國際標準化組織可公開提供的規(guī)范。中國企業(yè)和標準化組織開始進軍并登上國際物聯(lián)網(wǎng)標準制定的舞臺是中國物聯(lián)網(wǎng)的希望。

與此同時，中國的自主創(chuàng)新企業(yè)及研究單位(如電子標簽工作組數(shù)據(jù)格式組和十進制網(wǎng)絡標準工作組等)也在深入剖析物聯(lián)網(wǎng)底層協(xié)議的基礎(chǔ)上，提出了新的物聯(lián)網(wǎng)框架及標準理念：

1“.大道歸一”，物聯(lián)網(wǎng)本質(zhì)上是物品上互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必須與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展同步，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建和標準制定必須著眼未來網(wǎng)絡，著眼于互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一；

2.三級域名解析體系物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架不是今后的方向，應該采用給全球每個物品分配一個互聯(lián)網(wǎng)IP地址，一步直接上互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的統(tǒng)一，流程如下；

3.直接路由是未來網(wǎng)絡方向，可以使互聯(lián)網(wǎng)全網(wǎng)通訊不再依賴 DNS域名解析系統(tǒng)，能夠改變?nèi)W(wǎng)通訊依賴根域名解析服務器工作的現(xiàn)狀，任何局部網(wǎng)絡的損壞將不影響全網(wǎng)絡的通訊，對保障網(wǎng)絡通暢和信息安全又有了新的技術(shù)路線和解決方案；

4.采用物品編碼與互聯(lián)網(wǎng)IP地址同碼，可做到物品的條碼、電子標簽、域名、IP地址四碼同一，省掉ONS解析服務器，直接路由連接物品信息服務器，省掉了ONS——DNS兩次解析，實現(xiàn)了環(huán)保、低碳、綠色節(jié)能。

2009年歐盟信息社會與媒體總署網(wǎng)絡企業(yè)及電子標簽部科學與政策官員Peter Friess先生來華交流，聽到我們上述的主張和理念后，脫口而出：This is challenge！(這是挑戰(zhàn)！)。一定要我們提供進一步的書面材料。

事實上，物品編碼與互聯(lián)網(wǎng)IP地址同碼技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域的器材管理系統(tǒng)實際工程項目中試驗成功。

這種對物品分配互聯(lián)網(wǎng)IP地址、一步上互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架，是物聯(lián)網(wǎng)標準體系的重大基礎(chǔ)創(chuàng)新，是物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一的技術(shù)框架結(jié)構(gòu)，將在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開辟新的標準體系，會有巨大的市場和應用。

中國掌握了上述物品編碼與互聯(lián)網(wǎng)IP地址同碼技術(shù)、直接路由核心技術(shù)的自主知識產(chǎn)權(quán)；掌握了IP地址資源、物品編碼數(shù)據(jù)格式標準規(guī)則及相應而來的編碼發(fā)放權(quán)力、解析協(xié)議、主服務器及中央數(shù)據(jù)庫的所有權(quán)及控制管理權(quán)、同時掌控物聯(lián)網(wǎng)的信息流向等，實際擁有新物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架的國家管理主權(quán)。

同時，經(jīng)工信部科技司組織國內(nèi)有中國教育科研網(wǎng)、清華大學信息中心、郵電大學信息中心、中國電信研究院、網(wǎng)通研究院、中國互聯(lián)網(wǎng)中心、中國互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會、中國通信標準化協(xié)會、寬帶無線IP工作組、工信部標準化研究所、北京合眾聯(lián)創(chuàng)技術(shù)有限公司、北京易恒信認證科技有限公司、上海通用化工研究所、十進制網(wǎng)絡標準工作組等14家網(wǎng)絡專家單位一致論證了《未來網(wǎng)絡命名和尋址方案》及《實現(xiàn)可信連接的新通訊規(guī)則及可信路由器討論》，并經(jīng)科技司批準，在2010年9月國際標準組織ISO/IEC SC6未來網(wǎng)絡會議上由我國專家提出了上述兩個報告，得到了會議的認可，并已形成了會議文件。中國提出的未來網(wǎng)絡通訊新規(guī)則及整體框架方案，包括：

——互聯(lián)網(wǎng)通訊機制從信任機制轉(zhuǎn)變?yōu)閼岩蓹C制；

——新的命名與尋址機制，通過驗證報頭ID標識證明地址真?zhèn)危?/p>

——從先通訊后驗證到先驗證后通訊的主動防御，實現(xiàn)可信連接；

——新的互聯(lián)網(wǎng)報頭結(jié)構(gòu)；

——新的互聯(lián)網(wǎng)通訊協(xié)議。

再加上新的物聯(lián)網(wǎng)框架：采用物品編碼與互聯(lián)網(wǎng)IP地址同碼、直接路由連接物品信息服務器的物聯(lián)網(wǎng)框架方案，我國實際已經(jīng)在世界上提出了創(chuàng)新的新一代(未來)網(wǎng)絡及物聯(lián)網(wǎng)標準框架方案中國概念。

這是歷經(jīng)十多年的技術(shù)積累所形成的不受制于人的核心技術(shù)，找到了解決互聯(lián)網(wǎng)信息安全問題及物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)融合統(tǒng)一的方案，占據(jù)了未來網(wǎng)絡及物聯(lián)網(wǎng)標準制高點的有利位置，正在向世界互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)新的高度進軍。這將能夠從根本上改變我國在網(wǎng)絡技術(shù)核心技術(shù)上受制于人的局面，是一件利國利民、有益于人類的好事，同時也是一件艱巨的任務。它需要國內(nèi)網(wǎng)絡業(yè)界、各方面同行及專家的精誠團結(jié)、攜手努力和支持，共同參與完成，為我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展打下牢固基礎(chǔ)，讓中國的創(chuàng)新理念和標準走向世界，提升成為世界標準。

責編/高妍