物聯(lián)網標識體系與Ecode編碼標準比較研究

隨著物聯(lián)網應用的延伸，覆蓋的領域逐漸拓寬，物聯(lián)網標識作為實現(xiàn)信息交換的根基、數(shù)據(jù)共享的紐帶，日益凸顯出它的重要性。

物聯(lián)網標識分為網絡標識和對象標識兩種。網絡標識是采用類似互聯(lián)網的域名DNS結構分層代碼的形式來標識各級節(jié)點的數(shù)字地址，能夠指向網絡節(jié)點的存儲位置。對象標識是物聯(lián)網對象在物聯(lián)網各環(huán)節(jié)、各應用領域的唯一符號，是物聯(lián)網對象的身份象征。物聯(lián)網標識是網絡標識與對象標識的有機結合。

物聯(lián)網編碼標識解析體系是編碼（基礎）、標識（載體）、解析（共享）標準體系等多方面的融合。目前，我國物聯(lián)網建設和工業(yè)互聯(lián)網建設中，常常提及的編碼標識解析體系包括OID、Handle、GS1、EPC、Ecode系列編碼等。

主流編碼標識體系

OID和Handle編碼標準更多體現(xiàn)在兼容現(xiàn)存的各類閉環(huán)系統(tǒng)的編碼方案，強調的是網絡標識，通過標準的網絡標識代碼加上用戶自己的產品標識代碼，構成完整的標識編碼。網絡標識代碼包括根節(jié)點、各級區(qū)域/行業(yè)節(jié)點、企業(yè)端節(jié)點，賦予各級節(jié)點的網絡存儲設備一個前綴碼，并與企業(yè)端節(jié)點內部的產品標識代碼結合使用。其技術路線是根據(jù)網絡標識代碼找到其節(jié)點數(shù)字地址，從而找到對象信息存儲位置，并獲悉對象的具體信息。

GS1和EPC編碼標準起源于對商品進行唯一標識編碼，強調的是對象標識，通過產品代碼系列標準，可以實現(xiàn)對同一產品、同一批次產品、唯一產品進行編碼，還可以結合條碼/二維碼、RFID等不同載體使用。由于GS1已經獲得了廣泛應用，可作為物聯(lián)網對象標識代碼。若將GS1和EPC標準定義的代碼置于OID體系時，可作為其最后一節(jié)的產品標識代碼，若與Handle體系共用時，可以作為其后綴碼使用。

Ecode是我國自主研發(fā)的物聯(lián)網標識體系，Ecode編碼可以為標識對象唯一賦碼，明碼為對象標識代碼，Ecode解析系統(tǒng)內部對應網絡標識代碼，采用國產密碼算法，安全可控，是物聯(lián)網可信身份注冊碼，同時可與世界上其他主流物聯(lián)網編碼標識系統(tǒng)對接，保證系統(tǒng)兼容性。Ecode體系作為國家新基建基礎設施建設中的基礎編碼，還可應用于國家信息安全，諸如數(shù)字貨幣等眾多領域。

未來的物聯(lián)網系統(tǒng)將是一個復雜、全面、綜合的系統(tǒng)，其中應包括Ecode編碼、Internet、通信協(xié)議等。

OID編碼標識體系

OID編碼標識體系是由ISO/IEC、ITU-T國際標準化組織上世紀80年代聯(lián)合提出的標識機制，采用分層樹形結構對任何類型的對象（包括實體對象、虛擬對象、復合對象等）進行全球無歧義、唯一命名。國家OID注冊中心負責國內頂層OID規(guī)劃和分配，各個行業(yè)設立下級注冊機構，進行自主可控的標識規(guī)劃、分配和數(shù)據(jù)管理，通過分布式的解析系統(tǒng)實現(xiàn)對象信息查詢。

與目前互聯(lián)網上的域名結構類似，OID編碼規(guī)則是種樹狀結構，不同層次之間用“.”分隔，層數(shù)無限制。OID名稱包括數(shù)字和字母數(shù)字兩種形式，數(shù)字名稱的值是一個大于0小于16000000的正整數(shù)，字母數(shù)字名稱形式的值是一個不小于1個字符并且不大于100個字符的可變長度字符，同時該值在注冊機構范圍內是唯一的。

示例：1.2.156.1112224

Handle編碼標識體系

Handle編碼標識體系最初是由美國國家研究計劃機構 CNRI（The Corporation for National Re?search Initiatives）于1995年提出。Handle和Han?dle System用來標識、管理互聯(lián)網上傳信息，為互聯(lián)網上的數(shù)字對象頒發(fā)一個唯一永久的“身份證”，為數(shù)字對象提供永久標識、動態(tài)解析和安全管理等服務，從而保障信息的安全。

Handle編碼由Handle前綴、分隔符“ /”、Han?dle后綴組成（Handle ID=Handle前綴/Handle后綴）。Handle前綴由若干個數(shù)字串和分隔符“.”組成，其中每個前綴中有幾個分隔符“.”就代表這個前綴是幾級前綴。Handle前綴=數(shù)字串0.數(shù)字串1.數(shù)字串2.…數(shù)字串n；Handle后綴由任意個UTF-8字符組成的字符串，用戶可以自行定義，建議長度不要超過256個字節(jié)。

示例：86.1009.2000/0001.1234567

GS1編碼標識體系

GS1編碼標識體系面向商品流通，主要包括標識貿易（GTIN）、物流（SSCC）、資產（GRAI）、地理位置和參與方（GLN）以及服務（GSRN），其中最為廣泛的應用是商品條碼貿易。商品條碼最早出現(xiàn)于1973年美國超級市場（UPC碼），繼而由歐洲國家發(fā)展出EAN碼，通過國際物品編碼組織（GS1）推廣于全世界，中國設立了GS1 China，由中國物品編碼中心負責管理。編碼體系是整個GS1系統(tǒng)的核心，是對流通領域中所有的產品與服務（包括貿易項目、物流單元、資產、位置和服務關系等）的標識代碼及附加屬性代碼，如圖1所示（見下頁）。附加屬性代碼不能脫離標識代碼獨立存在。

圖1 GS1系統(tǒng)編碼體系

示例：（01）6936893310107（17）210820（10）201808246（21）ABC00001（91）20210525

說明：疫苗的產品唯一碼GTIN-13是6936893310107，有效期至2021年8月20日，批號為201808246，序列號是ABC00001，（91）20210525由公司內部定義該疫苗產品為“狂苗-成大-0.5ml-DVero2.5IU凍干1支裝”。

EPC編碼標識體系

EPC global標準體系涵蓋了整個物聯(lián)網體系內所涉及的各種技術標準，是一種廣泛應用的物聯(lián)網標準。該標準體系結構框架自下而上分為三層：標識層、感知層和交換層。標識層按照EPC產品電子編碼標準為物聯(lián)網體系內物品提供唯一標識；感知層通過RFID、傳感器等技術獲取物品相關信息；交換層將感知層獲取的信息進行更大范圍的交互共享。整個EPC global標準體系的核心組件包括：EPC編碼、RFID標簽、RFID閱讀器、AEL（應用層事件）、IS（信息服務）、ONS（對象名解析服務）、DS（發(fā)現(xiàn)服務）等。

EPC編碼標識體系是由EPC global組織、各應用方協(xié)調一致的編碼標準，建立在GS1基礎上，用以實現(xiàn)對單品進行標識，主要包括標識貿易（SGTIN）、物流（SSCC）、資產（GRAI）、（GIAI）以及地理位置和參與方（SGLN）。EPC是由一個版本號加上域名管理者、對象分類、序列號三段數(shù)據(jù)組成的一組數(shù)字。其中EPC的版本號標識EPC的長度或類型；域名管理者描述與此EPC相關生產廠商的信息；對象分類記錄產品精確類型的信息；序列號用于唯一標識貨物單品。EPC編碼是基于RFID和互聯(lián)網對每個實體對象分配的全球唯一代碼，其特點是固定長度的二進制編碼。

示例：urn:epc:id:sgtin:0614141.112345.400

說明：系列全球貿易項目代碼SGTIN是0614141112345400的URI，其中組成1：表示SGTIN的GS1公司前綴，取值是0614141；組成2：表示對象分類，取值是112345；組成3：表示序列號，取值是400。

Ecode編碼標識體系

Ecode編碼標識體系是我國為適應全球物聯(lián)網發(fā)展，自主創(chuàng)新研究出來的一整套物聯(lián)網標識體系標準。Ecode標準體系，能夠完整實現(xiàn)將抽象的實體、虛擬對象以代碼的形式表示，將代碼化的信息轉化成載體可攜帶的信息后，通過處理標志，可對對象進行辨認，獲取各級節(jié)點的數(shù)字地址直至指向某一企業(yè)節(jié)點的某一服務器，最終服務器自動解析獲取標識編碼所表示的標識對象具體信息，在這個過程中同時涉及了網絡標識與對象標識。與OID和Handle編碼標準在網絡標識方面不同的是，Ecode支持網絡節(jié)點位置可變。

Ecode編碼數(shù)據(jù)結構由版本（Version，簡稱V）、編碼體系標識（Numbering system identifier，簡稱 NSI）和主碼（Master data，簡稱 MD）構成。其中V和NSI定義了MD的結構和長度，由Ecode管理機構統(tǒng)一分配，MD為標識對象代碼，由標識對象管理方分配。Ecode編碼結構，見表1。

表1

示例：100036901234567892，其中V為1，NSI為0003

V和NSI轉換為標識識別域名：0003.1.iotroot.com

主流編碼標識體系比較分析

OID、Handle、GS1、EPC、Ecode五種編碼標識的解析體系比較，如圖2所示（見下頁）。

圖2 物聯(lián)網解析體系對比

時空比較

統(tǒng)一代碼委員會UCC于1973年創(chuàng)建；1974年掃描第一個條碼；1989年創(chuàng)造了第一個電子數(shù)據(jù)交換國際標準；1990年UCC與歐洲EAN簽訂合作協(xié)議，1997年歐洲物品編碼協(xié)會成立；2002年UCC加入EAN；2004年創(chuàng)建了RFID的第一個標準；2005年EAN與UCC正式合并，更名為GS1，至今，已經在110多個國家/地區(qū)設立了成員組織，積累了200多萬會員。

對象標識符（OID）概念和實施可追溯到上世紀80年代中期，其基礎是與國際信息處理聯(lián)合會（IF?IP）的合作。后來由ISO/IEC、ITU共同提出的標識機制，ASN.1作為其中的一部分。OID已在全球202個國家中使用，并由各個國家自主管理。2007年在中國成立了注冊中心。

Handle系統(tǒng)于1994年由美國國家研究計劃機構（CNRI）發(fā)明，2014年該機構將Handle技術相關的知識產權無償轉移至DONA基金會，這是一個由國際電聯(lián)ITU和CNRI共同發(fā)起的國際組織，負責全球范圍的運營。Handle擁有全球分布式系統(tǒng)，在近75個國家應用。

EPC是1999年由美國麻省理工學院Auto-ID中心提出的物品編碼格式，主要用于RFID電子標簽。GS1收購了Auto-ID中心并成立了EPC glob?al，用來管理全球EPC標準和系統(tǒng)的開發(fā)實施。

Ecode項目啟動的時間在2011年，由中國物品編碼中心提出Ecode物聯(lián)網標識體系方案，2015年起，Ecode系列國家標準陸續(xù)發(fā)布。目前Ecode體系服務對象還只限于國內，但應同時具備國際化的眼光。未來發(fā)展中如果涉及到外國的客戶加入，Ecode體系也能夠提供全球范圍的運營服務。

GS1、OID、Handle、EPC和Ecode創(chuàng)建和發(fā)明的時間，如圖3所示。

圖3 GS1、OID、Handle、EPC和Ecode創(chuàng)建時間點

標準體系成熟度比較

Handle系統(tǒng)面向數(shù)字對象定義了一套編碼規(guī)則和技術標準，有效支持解析系統(tǒng)的運行和全球管理架構。核心標準有兩個主要協(xié)議：數(shù)字對象接口協(xié)議(Digital Object Interface Protocol，DOIP)和標識符與解析協(xié)議(IRP)。這兩個協(xié)議涉及到RFC系列中 42個 IETF（The Internet Engineering Task Force，國際互聯(lián)網工程任務組）和IAB(Internet Ar?chitecture Board，互聯(lián)網架構委員會）發(fā)布的標準。這些標準在互聯(lián)網建設中被廣泛采用。

OID是國際電聯(lián)、ISO和IETF的所有安全工作的基礎，并廣泛應用于許多標準中。OID標準體系是OID中國注冊中心官網所發(fā)布的“相關標準”，圍繞著解析和應用收集，基礎標準采用ISO/IEC、ITU標準，如開放系統(tǒng)互聯(lián)標準（OSI）等。這些標準更多屬于信息技術標準，在國際上被廣泛采用。

GS1系統(tǒng)旨在提高業(yè)務流程的效率，并通過基于全球獨特標識和數(shù)字信息的自動化來節(jié)省成本。GS1系統(tǒng)提供使用明確的標識關鍵字來識別世界各地的貨物、服務、資產、地點等。這些關鍵字可以在數(shù)據(jù)載體中表示，可以是條碼或EPC/RFID標簽，以實現(xiàn)自動掃描或讀取。它們還可用于電子通信，在共享主數(shù)據(jù)、事務數(shù)據(jù)和可見性事件數(shù)據(jù)時提高速度和準確性。GS1發(fā)明的條碼標準、RFID標準、EDI標準等在國際國內得到廣泛的使用。

EPC融入GS1體系后，EPC標準成為GS1標準體系的一部分。

Ecode標準體系近年剛剛頒布，用戶體量尚較小。從基于物聯(lián)網應用和自主創(chuàng)新、安全可控的角度看，Ecode標準體系具有自身特點和后發(fā)優(yōu)勢。

市場化運作比較

OID系統(tǒng)在我國的管理運營和市場推廣，是通過OID國家注冊中心負責。根據(jù)工信部科技司信科函[2006]45號《關于同意信息產業(yè)部電子工業(yè)標準化研究所成立國家OID注冊中心的復函》的要求，同時為了順應產業(yè)發(fā)展的需要，我國OID注冊中心于2007年成立，設立于中國電子技術標準化研究院，負責全球唯一標識符OID中國分 支 1.2.156（ISO.member.china）和2.16.156（ISO-ITU.member.china）的注冊、解析、管理以及國際備案工作，負責自主可控地實現(xiàn)各應用信息系統(tǒng)與其他網絡間的通信以及異構信息系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通。截至2016年初，OID注冊中心已為200多家政府機關、企事業(yè)單位和社會團體注冊了國家頂級OID節(jié)點，覆蓋制造生產、電子醫(yī)療、信息安全、智能交通、電子商務、網絡管理、教育信息化等眾多產業(yè)領域，并且研制開發(fā)了自主知識產權、國際領先技術的OID標識解析系統(tǒng)，用于各類對象的精準標識與信息追溯解析、數(shù)據(jù)融合互通。

Handle系統(tǒng)在我國的管理運營和市場推廣，由MPA中國聯(lián)合體（由CNRI授權）負責。CNRI是全球Handle注冊中心（GHR）的多主管理員（MPA），由DONA基金會授權為前綴分配給Handle系統(tǒng)的用戶。DONA基金會是一個非盈利性組織，已接管了CNRI數(shù)字對象的演變責任（DO）架構，包括宣傳世界各地。基金會的職責之一是管理和維護GHR的整體運作，而這是CNRI先前執(zhí)行的任務。由國家工業(yè)信息安全發(fā)展研究中心（CIC）、北京中數(shù)創(chuàng)新科技股份有限公司（CDI）、北京西恩多納信息技術有限公司（CHC）組成的聯(lián)合體，又簡稱為MPA中國聯(lián)合體。主要負責運營管理DONA部署在中國的全球多極最高授權管理者（MPA），其服務覆蓋中國及亞大地區(qū)，對所服務范圍內Handle系統(tǒng)的管理、運營和推廣應用具有自主可控的管理權，可自主設計并建設分布式的國家解析節(jié)點以及行業(yè)解析節(jié)點等。

GS1、EPC、Ecode系統(tǒng)的管理運營和市場推廣，由中國物品編碼中心負責。中國物品編碼中心隸屬于國家市場監(jiān)督管理總局，1988年成立，1991年4月代表我國加入國際物品編碼組織，負責推廣國際通用的、開放的、跨行業(yè)的全球統(tǒng)一標識系統(tǒng)和供應鏈管理標準，向社會提供公共服務平臺和標準化解決方案，經過30多年的推廣，GS1標準體系在我國各行業(yè)得到了廣泛應用，促進了我國的經濟發(fā)展。Ecode的推廣應用需提高服務水平、開展依托平臺的創(chuàng)新、提升整體運營能力和可持續(xù)發(fā)展，采取市場化運作的方式是今后發(fā)展的必由之路。

我國物聯(lián)網標識體系Ecode發(fā)展

Ecode標識體系是我國自主制定的、適用于物聯(lián)網各個領域的基礎共性支撐技術，它突破了各領域間的信息壁壘，滿足跨行業(yè)、跨平臺的多類型應用需求，其由Ecode編碼、數(shù)據(jù)標識、中間件、解析系統(tǒng)、信息查詢和發(fā)現(xiàn)服務、安全機制等部分組成，是一個完整的體系。

Ecode標識體系特征：它是目前唯一具有我國自主知識產權的標識體系，對于我國社會經濟的發(fā)展具有重要意義；Ecode標準的制定，得到了包括鄔賀銓在內的多位業(yè)內權威專家認可，編碼結構具有統(tǒng)一性、科學性、先進性、創(chuàng)新性和實用性，能夠滿足各個領域的應用需求；Ecode編碼的容量足夠大，能夠實現(xiàn)為物聯(lián)網中任意對象分配唯一專屬的編碼，這是實現(xiàn)物物相聯(lián)的前提條件；它能夠兼容現(xiàn)存的各類閉環(huán)系統(tǒng)的編碼方案，通過賦予行業(yè)內部編碼唯一標頭的方式，實現(xiàn)跨系統(tǒng)的信息互通；Ecode編碼可存儲于一維條碼、二維碼、RFID標簽等不同載體中，能快速推廣于不同領域的不同應用。Ecode標識體系特征，如圖4所示。

圖4 Ecode標識體系特征

Ecode標識標準體系

我國物聯(lián)網標識體系Ecode系列國家標準已經頒布實施13項，涵蓋編碼、標識、解析、應用四個方面，見表2（見下頁）。

表2

Ecode平臺建設

Ecode標識體系在標準研制的同時搭建了基于Ecode編碼的標識公共服務平臺，基于標準體系實現(xiàn)了技術成果的轉換，解決了編碼標識在不同環(huán)節(jié)的技術實現(xiàn)問題，形成了一整套適用于各領域的編碼標識解決方案。物聯(lián)網標識體系Ecode，首先打破原先封閉系統(tǒng)的標識應用模式，符合物聯(lián)網頂層技術架構，具備開放互聯(lián)性；其次Ecode是一個完整的技術體系和標準體系，由編碼、數(shù)據(jù)標識、中間件、解析系統(tǒng)、信息查詢和發(fā)現(xiàn)服務、安全機制、管理與維護等部分組成。國家物聯(lián)網標識管理與公共服務平臺（國家物聯(lián)網標識管理中心），是以Ecode標識體系為依據(jù)的物聯(lián)網應用基礎設施，具備編碼注冊與分配、標識解析、搜索與發(fā)現(xiàn)服務等功能，已形成品類級、批次級和單品級的國家物品基礎數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接，為異構系統(tǒng)之間的信息交互和消費者的信息查詢提供了全面的基礎數(shù)據(jù)服務。

Ecode標識體系的創(chuàng)新特征

標準定位于物聯(lián)網標識體系

Ecode標識體系設計的初衷是面向互聯(lián)網的，目的是構建我國物聯(lián)網統(tǒng)一編碼標識標準體系，相對于OID和Handle標識標準，目標明確、針對性更強。OID和Handle標識標準是互聯(lián)網信息共享與服務標準，應用于物聯(lián)網，但并非起源于物聯(lián)網。

從解析的角度上看，OID和Handle標識分為兩個部分，簡單的歸納為前綴和后綴兩段，前綴的部分在標準體系中有嚴格的約定，后綴可以自行編制。Ecode編碼對于前綴和后綴均做了統(tǒng)一的約定，更加有利于對象的標識和解析。

自成體系、自主可控

Ecode標準已經形成了一個相對完整的框架體系，包括基礎標準、編碼標準、標識標準、解析標準和應用標準五個部分，層次清晰、結構完整。

對客觀對象進行編碼的目的是共享對象信息，編碼和標識是共享的基礎，標識的解析是信息共享的關鍵技術內容。標識解析涉及工業(yè)互聯(lián)網、物聯(lián)網和區(qū)塊鏈的應用和發(fā)展，國內外尚無成熟的經驗可借鑒，同時包含諸多創(chuàng)新內容和創(chuàng)新空間，因此標準體系的修訂是一個動態(tài)過程，需要迭代、不斷演進。標準體系的自主可控格外重要，是創(chuàng)新發(fā)展的基礎。

兼容相關編碼標識體系

Ecode編碼標準研發(fā)的初期就考慮到了對GS1、EPC編碼體系的兼容。這種設計的主要好處是GS1體系當中的技術和應用可以與Ecode體系相通融，直觀的效果是二者同樣適用于供應鏈協(xié)同、產品追溯、防偽以及食品安全等領域，這些領域原本是GS1體系比較擅長的。由于Ecode可以更加方便地標識“一品一碼”，因此在防偽和單品追溯方面更具優(yōu)勢。

由于Ecode編碼內部結構也是分段的，從技術的角度上很容易映射為前綴和后綴兩段式結構，因此在兼容OID和Handle等其他標識標準方面沒有技術上的難度。

Ecode標識體系發(fā)展戰(zhàn)略

以Ecode標識體系標準的研制、補充、完善和推廣為基礎，以建立基于標識和編碼的信息共享體系為目標，開展Ecode網絡和平臺建設，成為我國網絡強國建設的基礎設施。

站在國家安全角度來說，我國政府鼓勵積極建設集成電路產業(yè)，保障我國的信息安全，同時物聯(lián)網RFID專用芯片的出現(xiàn)為“中國芯”搶占世界行業(yè)制高點創(chuàng)造了機遇。物聯(lián)網Ecode-128專用標簽的誕生，能搶占未來物聯(lián)網的智能設備市場，一旦解決了Ecode-128芯片性價比的問題，隨著標簽成本的不斷下降，必將迎來市場應用的不斷上升。

建成的基礎設施改變原有信息化體系的共享模式，建立覆蓋全國各界的信息共享機制，能有效支持物聯(lián)網、區(qū)塊鏈、工業(yè)互聯(lián)網、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿信息技術中對編碼技術和解析技術的利用，增強跨行業(yè)、跨區(qū)域、跨部門的信息共享能力、共享效率和效益，為建設科技強國、質量強國、網絡強國、智慧社會等國家重大戰(zhàn)略提供有力支撐。