物聯網本質與標準的深層次思考及新物聯網框架探討

文/十進制網絡標準工作組秘書長 劉亞東

物聯網本質與標準的深層次思考及新物聯網框架探討

文/十進制網絡標準工作組秘書長 劉亞東

物聯網(Internet of Things)的概念在中國已經炒得相當熱了，但至今國內外沒有權威和統一的定義。

世界上有一個物與物連接的互聯網嗎？答案是否定的。

物聯網是傳感器網！物聯網是感知網！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，經過識別設備及物聯網對象命名服務(ONS)解析后，就可以在互聯網上找到該物品的信息服務器，形象地說，物聯網中的物品編碼對應于互聯網中的網頁地址。

究竟什么是物聯網？讓我們先來剖析國際物品編碼協會EPCglobal相關標準及應用原理。

一、EPC的編碼、工作原理及與互聯網的關系

EPC代碼有64位、96位和256位3種，全部由數字組成。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的數字。上述編碼中含有版本號、域名管理者(生產或服務企業)、對象分類(產品)、序列號等信息。

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

1.物品編碼經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.上互聯網對該域名進行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網建立連接。

以上例證說明美國EPC體系是互聯網上的三級域名解析體系，連接和信息交換使用的網絡平臺還是互聯網。物聯網是互聯網應用的延伸，物聯網本質是物品要上互聯網。

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達國家制定。實質上都是互聯網的延伸，是三級域名解析體系。

三級域名解析的物聯網標準制定者制定了編碼、解析及傳輸協議等游戲規則，擁有編碼解析主服務器、中央數據庫，實際控制了全球生產流通企業注冊、物品編碼的發放，掌握了信息流向，掌握了行業話語權，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、經濟、商品流通等重要信息也就一覽無余地被物聯網運行者(編碼解析服務器擁有者)輕易和全面獲取。

二、我國電子標簽(物聯網)的應用與標準狀況

權威人士認為我國物聯網發展的重大瓶頸是：核心技術競爭力不強、標準體系尚未建立、產品集中在低端、企業能力弱、信息安全問題等。

更讓人擔憂的是物聯網行業發展存在“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、碼址資源等關鍵問題則采取回避態度的現象，而標準的缺位將影響整個物聯網產業的發展。

此外，物聯網不僅要有傳感器、電子標簽等硬件設備，碼址資源即IP地址是物聯網發展的基礎性戰略資源。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。據預測，我國未來IP需求量將達到300多億個以上。國內物聯網所需要如此巨大數量的IP地址戰略資源從何而來？

如果我國的物聯網體系建立在國外標準的體系上，不僅會對我國政治、經濟、企業和個人帶來嚴重的信息安全隱患，同時知識產權問題也將給我國信息產業帶來難以避開的桎梏。

這樣下去，我國的物聯網應用雖然有所發展，但僅僅是發展了“物聯網應用汽車”，而所跑的“物聯網高速公路”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，而且所有經濟、工業、流通領域信息將徹底外泄。一旦發生國外物品編碼解析服務器對中國停止工作，中國的工業生產、物流、商品流通、居民生活保障體系將無法運轉，面臨崩潰！這絕不是杞人憂天，我們該如何面對？

三、物聯網的核心是編碼標準和信息安全

物聯網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進行信息交換和處理的標識。物聯網標準最核心的關鍵除了硬件技術，更關鍵的是編碼標準、網絡資源IP地址、網絡架構、信息流向和信息安全。

如果我國沒有自己的物聯網標準和編碼資源、網絡資源IP地址，在物聯網上就會形成核心技術受制于人的局面：

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

2.我國工業生產、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網的標準，所以注冊、編碼分發、主服務器及數據庫在國外，所有企業注冊及物品上網信息必然流向國外，造成我國經濟、物流、商品流通信息完全外泄并被外國掌握；

4.物聯網標準、編碼版權、主服務器和數據庫法律定位在外國，要接受外國法律體系的約束和管轄，一旦發生糾紛，中國無司法管轄權；

5.物聯網的基礎是互聯網，互聯網核心技術、資源及管理也都是國外控制；

6.在互聯網的信息安全及網絡空間安全不能夠保障的情況下，在物聯網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，無處不在的物聯網和電子標簽將形成無處不在的危險。

物聯網的標準涉及感知、身份識別、信息傳輸、應用和安全等多個領域，其制定應該緊扣核心。由于物聯網的應用面廣泛和普遍，僅僅關注和討論物聯網應用層的標準制定，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。中國物聯網標準必須適合國情又能與國際接軌。因此，在國際還沒有統一的物聯網標準的情況下，如何對待已經以企業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日在北京發表《全球信息與通訊產業標準化發展方向中國的機遇》報告，對現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合技術委員會)；

· IEC(國際電工委員會)；

· ITU(國際電信聯盟)。

(2)有核心企業(大型跨國公司)控制的標準。

(3)超級企業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網標準(Internet)。

今天，高科技領域的技術標準已經開始嚴重偏向私人利益，國際標準主要由發達國家的跨國公司控制。

當今的市場環境與中國的利益不一致，發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？

中國有能力改變世界，應該創造自己的游戲規則，應出口標準。

外國專家的分析評價、質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造標準、出口標準，主動爭取國際標準的制高點和話語權，體現國家利益。

2.遵從國際標準的規則

技術本身沒有國界，但技術有歸屬。在現今知識產權時代，外國資本往往利用技術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業鏈標準，控制整個中國產業，穩居利潤豐厚的產業鏈上游。

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展及國際生存發展空間，是否能夠保證國家信息安全及網絡空間安全，是否有利于維護國家利益、國家主權及虛擬疆土主權。

對國外物聯網標準，應取慎重態度，必須徹底論證清楚其全部知識產權歸屬及對中國的利害關系。但真正的出路還是自主創新，建立中國自己的物聯網標準，從根本上改變受制于人的局面。

3.自主創新與開放兼容

中國的物聯網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權的物聯網標準。自主創新與開放兼容，積極參與國際標準的制定，搶占國際物聯網技術標準的話語權和制高點，爭取將我國自主標準上升為國際標準或將擁有我國自主知識產權的技術納入國際相關標準中。這是我們當前和今后一個時期的主要任務。

五、物聯網的技術路線探討

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

實踐證明，在三級域名解析為基礎的物聯網體系中，以數字為基礎組成的物品編碼(電子標簽/條碼)必須經過物品名稱服務器ONS——DNS域名兩次解析才能上互聯網。在技術上只能每次單個物品編碼經過物品名稱服務器(ONS)解析上網查詢，在解決異構異地數據庫的統一查詢和管理，以及在網上一對多、多對一的查詢、統計及信息處理上受到限制。

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

究其原因，物聯網體系(三級域名解析)發明者，從互聯網應用角度找到了通過物品編碼兩次解析上網的方法途徑。但由于其不是互聯網技術的研究設計者，也由于當時互聯網技術發展的局限，沒有從互聯網和物聯網的底層探索二者更深層次的融合統一機制。

目前，物聯網的基礎——國際互聯網正處于推倒重來建設新一代互聯網的革命技術路線與漸進發展技術路線激烈競爭的變革時期：

——歐盟投資91億歐元開發未來互聯網；

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

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

中國物聯網標準必須考慮核心技術路線的先進性，以及與國際新一代(未來)網絡的同步發展。因此，中國不僅需要掌握物聯網的核心技術及標準，更必須掌握國際未來互聯網的核心技術及標準。

中國物聯網的標準必須高瞻遠矚，立足新一代(未來)網絡的新技術及國際標準并與之同步，采用創新理念構建。

有無更先進的物聯網構架？

答案是肯定的。非常可喜的是，中國科技工作者找到了物品一步直接上互聯網的技術途徑并在2008年的項目中得到成功驗證。

六、新的物聯網框架及中國物聯網的希望

隨著物聯網的溫升，國內企業、標準化機構、政府部門意識到，只有掌握物聯網標準制定主導權，從標準底層建立自主創新的技術體系和標準，才是中國物聯網發展的道路。

讓人欣慰的是，中國的企業和標準化機構已經開始向物聯網國際標準進軍，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》發布，正式成為國際標準化組織可公開提供的規范。中國企業和標準化組織開始進軍并登上國際物聯網標準制定的舞臺是中國物聯網的希望。

與此同時，中國的自主創新企業及研究單位(如電子標簽工作組數據格式組和十進制網絡標準工作組等)也在深入剖析物聯網底層協議的基礎上，提出了新的物聯網框架及標準理念：

1“.大道歸一”，物聯網本質上是物品上互聯網，物聯網技術必須與互聯網技術發展同步，物聯網構建和標準制定必須著眼未來網絡，著眼于互聯網與物聯網的統一；

2.三級域名解析體系物聯網構架不是今后的方向，應該采用給全球每個物品分配一個互聯網IP地址，一步直接上互聯網，實現物聯網與互聯網的統一，流程如下；

3.直接路由是未來網絡方向，可以使互聯網全網通訊不再依賴 DNS域名解析系統，能夠改變全網通訊依賴根域名解析服務器工作的現狀，任何局部網絡的損壞將不影響全網絡的通訊，對保障網絡通暢和信息安全又有了新的技術路線和解決方案；

4.采用物品編碼與互聯網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，實現了環保、低碳、綠色節能。

2009年歐盟信息社會與媒體總署網絡企業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！)。一定要我們提供進一步的書面材料。

事實上，物品編碼與互聯網IP地址同碼技術已經在國內相關領域的器材管理系統實際工程項目中試驗成功。

這種對物品分配互聯網IP地址、一步上互聯網的構架，是物聯網標準體系的重大基礎創新，是物聯網與互聯網統一的技術框架結構，將在物聯網領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網IP地址同碼技術、直接路由核心技術的自主知識產權；掌握了IP地址資源、物品編碼數據格式標準規則及相應而來的編碼發放權力、解析協議、主服務器及中央數據庫的所有權及控制管理權、同時掌控物聯網的信息流向等，實際擁有新物聯網構架的國家管理主權。

同時，經工信部科技司組織國內有中國教育科研網、清華大學信息中心、郵電大學信息中心、中國電信研究院、網通研究院、中國互聯網中心、中國互聯網協會、中國通信標準化協會、寬帶無線IP工作組、工信部標準化研究所、北京合眾聯創技術有限公司、北京易恒信認證科技有限公司、上海通用化工研究所、十進制網絡標準工作組等14家網絡專家單位一致論證了《未來網絡命名和尋址方案》及《實現可信連接的新通訊規則及可信路由器討論》，并經科技司批準，在2010年9月國際標準組織ISO/IEC SC6未來網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。中國提出的未來網絡通訊新規則及整體框架方案，包括：

——互聯網通訊機制從信任機制轉變為懷疑機制；

——新的命名與尋址機制，通過驗證報頭ID標識證明地址真偽；

——從先通訊后驗證到先驗證后通訊的主動防御，實現可信連接；

——新的互聯網報頭結構；

——新的互聯網通訊協議。

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

這是歷經十多年的技術積累所形成的不受制于人的核心技術，找到了解決互聯網信息安全問題及物聯網與互聯網融合統一的方案，占據了未來網絡及物聯網標準制高點的有利位置，正在向世界互聯網和物聯網新的高度進軍。這將能夠從根本上改變我國在網絡技術核心技術上受制于人的局面，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。它需要國內網絡業界、各方面同行及專家的精誠團結、攜手努力和支持，共同參與完成，為我國物聯網的發展打下牢固基礎，讓中國的創新理念和標準走向世界，提升成為世界標準。

責編/高妍