物聯網標識體系與Ecode編碼標準比較研究

隨著物聯網應用的延伸，覆蓋的領域逐漸拓寬，物聯網標識作為實現信息交換的根基、數據共享的紐帶，日益凸顯出它的重要性。

物聯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網的域名DNS結構分層代碼的形式來標識各級節點的數字地址，能夠指向網絡節點的存儲位置。對象標識是物聯網對象在物聯網各環節、各應用領域的唯一符號，是物聯網對象的身份象征。物聯網標識是網絡標識與對象標識的有機結合。

物聯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，我國物聯網建設和工業互聯網建設中，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編碼標準更多體現在兼容現存的各類閉環系統的編碼方案，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點、各級區域/行業節點、企業端節點，賦予各級節點的網絡存儲設備一個前綴碼，并與企業端節點內部的產品標識代碼結合使用。其技術路線是根據網絡標識代碼找到其節點數字地址，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是我國自主研發的物聯網標識體系，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，是物聯網可信身份注冊碼，同時可與世界上其他主流物聯網編碼標識系統對接，保證系統兼容性。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，諸如數字貨幣等眾多領域。

未來的物聯網系統將是一個復雜、全面、綜合的系統，其中應包括Ecode編碼、Internet、通信協議等。

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規劃和分配，各個行業設立下級注冊機構，進行自主可控的標識規劃、分配和數據管理，通過分布式的解析系統實現對象信息查詢。

與目前互聯網上的域名結構類似，OID編碼規則是種樹狀結構，不同層次之間用“.”分隔，層數無限制。OID名稱包括數字和字母數字兩種形式，數字名稱的值是一個大于0小于16000000的正整數，字母數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、管理互聯網上傳信息，為互聯網上的數字對象頒發一個唯一永久的“身份證”，為數字對象提供永久標識、動態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=數字串0.數字串1.數字串2.…數字串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。

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。商品條碼最早出現于1973年美國超級市場（UPC碼），繼而由歐洲國家發展出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網體系內所涉及的各種技術標準，是一種廣泛應用的物聯網標準。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（發現服務）等。

EPC編碼標識體系是由EPC global組織、各應用方協調一致的編碼標準，建立在GS1基礎上，用以實現對單品進行標識，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、序列號三段數據組成的一組數字。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網發展，自主創新研究出來的一整套物聯網標識體系標準。Ecode標準體系，能夠完整實現將抽象的實體、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，獲取各級節點的數字地址直至指向某一企業節點的某一服務器，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支持網絡節點位置可變。

Ecode編碼數據結構由版本（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 物聯網解析體系對比

時空比較

統一代碼委員會UCC于1973年創建；1974年掃描第一個條碼；1989年創造了第一個電子數據交換國際標準；1990年UCC與歐洲EAN簽訂合作協議，1997年歐洲物品編碼協會成立；2002年UCC加入EAN；2004年創建了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系統于1994年由美國國家研究計劃機構（CNRI）發明，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ITU和CNRI共同發起的國際組織，負責全球范圍的運營。Handle擁有全球分布式系統，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標準和系統的開發實施。

Ecode項目啟動的時間在2011年，由中國物品編碼中心提出Ecode物聯網標識體系方案，2015年起，Ecode系列國家標準陸續發布。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創建和發明的時間，如圖3所示。

圖3 GS1、OID、Handle、EPC和Ecode創建時間點

標準體系成熟度比較

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

OID是國際電聯、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，如開放系統互聯標準（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系統旨在提高業務流程的效率，并通過基于全球獨特標識和數字信息的自動化來節省成本。GS1系統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據載體中表示，可以是條碼或EPC/RFID標簽，以實現自動掃描或讀取。它們還可用于電子通信，在共享主數據、事務數據和可見性事件數據時提高速度和準確性。GS1發明的條碼標準、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。從基于物聯網應用和自主創新、安全可控的角度看，Ecode標準體系具有自身特點和后發優勢。

市場化運作比較

OID系統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。根據工信部科技司信科函[2006]45號《關于同意信息產業部電子工業標準化研究所成立國家OID注冊中心的復函》的要求，同時為了順應產業發展的需要，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各應用信息系統與其他網絡間的通信以及異構信息系統之間的互聯互通。截至2016年初，OID注冊中心已為200多家政府機關、企事業單位和社會團體注冊了國家頂級OID節點，覆蓋制造生產、電子醫療、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領域，并且研制開發了自主知識產權、國際領先技術的OID標識解析系統，用于各類對象的精準標識與信息追溯解析、數據融合互通。

Handle系統在我國的管理運營和市場推廣，由MPA中國聯合體（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系統的用戶。DONA基金會是一個非盈利性組織，已接管了CNRI數字對象的演變責任（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先前執行的任務。由國家工業信息安全發展研究中心（CIC）、北京中數創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）組成的聯合體，又簡稱為MPA中國聯合體。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，對所服務范圍內Handle系統的管理、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點以及行業解析節點等。

GS1、EPC、Ecode系統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、跨行業的全球統一標識系統和供應鏈管理標準，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得到了廣泛應用，促進了我國的經濟發展。Ecode的推廣應用需提高服務水平、開展依托平臺的創新、提升整體運營能力和可持續發展，采取市場化運作的方式是今后發展的必由之路。

我國物聯網標識體系Ecode發展

Ecode標識體系是我國自主制定的、適用于物聯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、跨平臺的多類型應用需求，其由Ecode編碼、數據標識、中間件、解析系統、信息查詢和發現服務、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內權威專家認可，編碼結構具有統一性、科學性、先進性、創新性和實用性，能夠滿足各個領域的應用需求；Ecode編碼的容量足夠大，能夠實現為物聯網中任意對象分配唯一專屬的編碼，這是實現物物相聯的前提條件；它能夠兼容現存的各類閉環系統的編碼方案，通過賦予行業內部編碼唯一標頭的方式，實現跨系統的信息互通；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，基于標準體系實現了技術成果的轉換，解決了編碼標識在不同環節的技術實現問題，形成了一整套適用于各領域的編碼標識解決方案。物聯網標識體系Ecode，首先打破原先封閉系統的標識應用模式，符合物聯網頂層技術架構，具備開放互聯性；其次Ecode是一個完整的技術體系和標準體系，由編碼、數據標識、中間件、解析系統、信息查詢和發現服務、安全機制、管理與維護等部分組成。國家物聯網標識管理與公共服務平臺（國家物聯網標識管理中心），是以Ecode標識體系為依據的物聯網應用基礎設施，具備編碼注冊與分配、標識解析、搜索與發現服務等功能，已形成品類級、批次級和單品級的國家物品基礎數據庫，實現了跨系統的數據對接，為異構系統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據服務。

Ecode標識體系的創新特征

標準定位于物聯網標識體系

Ecode標識體系設計的初衷是面向互聯網的，目的是構建我國物聯網統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標識標準是互聯網信息共享與服務標準，應用于物聯網，但并非起源于物聯網。

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。標識解析涉及工業互聯網、物聯網和區塊鏈的應用和發展，國內外尚無成熟的經驗可借鑒，同時包含諸多創新內容和創新空間，因此標準體系的修訂是一個動態過程，需要迭代、不斷演進。標準體系的自主可控格外重要，是創新發展的基礎。

兼容相關編碼標識體系

Ecode編碼標準研發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標識體系發展戰略

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，保障我國的信息安全，同時物聯網RFID專用芯片的出現為“中國芯”搶占世界行業制高點創造了機遇。物聯網Ecode-128專用標簽的誕生，能搶占未來物聯網的智能設備市場，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，能有效支持物聯網、區塊鏈、工業互聯網、大數據、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、跨區域、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略提供有力支撐。