物联网概论-第7章 物联网网络服务

物联网概论TheIntroductionoftheInternetofThings物联网概论第7章物联网网络服务物联网概论第7章物联网网络服务物联网是建立在互联网之上的，物联网得到的物理世界的信息，需要在互联网上进行交流与共享。随着互联网的不断壮大，它所提供的服务越来越多，物联网通过这些服务可以将自己的信息发布出去，同时也可以获得发布在互联网上的各种资源。目前比较成熟的物联网网络服务是EPC系统。物联网概论7.1物联网网络服务概述物联网概论7.1物联网网络服务概述EPC系统主要包括EPC码、电子标签与读写器构成的识别系统（ID）、名称解析服务（ONS）和信息发布服务（EPCIS）。EPC码给全球物品提供识别ID号，但EPC码本身存储的物品信息十分有限，物品的大量信息存放在互联网上，存放地址与识别ID号一一对应。在物联网网络服务中，当物品的识别ID号通过ONS查得存储物品信息的IP地址后，根据IP地址就能访问EPCIS。识别ID号与IEPCIS联系起来后，在互联网上可以发布和获得大量物品的信息，一个全新的物联网就建立起来了。物联网概论7.1物联网网络服务概述物联网概论7.1物联网网络服务概述IOT-NS类似于互联网域名系统（DomainNameSystem，DNS）。DNS将域名映射为IP地址的过程称为域名解析。ONS查询的格式与DNS基本一致，每个EPC码对应一个Internet域名，ONS根据规则查得EPC码对应的IP地址，同时根据IP地址引导访问EPCIS。物联网概论7.1物联网网络服务概述IOT-IS是用网络数据库来实现的，IOT-IS的目的在于共享物品的详细信息。目前比较成熟的物联网信息发布服务是EPC系统的EPCIS，在这个系统中，EPCIS提供了一个数据和服务的接口，使物品的信息可以在企业之间共享。EPC码用作数据库的查询指针，EPCIS提供信息查询接口，与已有的数据库、应用程序及信息系统相连。物联网概论7.1物联网网络服务概述EPC系统表述和传递相关信息的语言是实体标记语言（PhysicalMarkupLanguage，PML）。EPC系统有关物品的所有信息都是由PML语言书写的，PML语言是读写器、中间件、应用程序、名称解析服务ONS和信息发布服务EPCIS之间相互通信的共同语言。物联网概论7.2物联网名称解析服务7.2.1物联网名称解析服务的工作原理7.2.2IP地址7.2.3域名解析7.2.4ONS结构与服务方式7.2.5ONS工作流程物联网概论7.2.1物联网名称解析服务的工作原理1.ONS的查询服务ONS是一种全球查询服务，映射信息是ONS系统提供服务的实际内容。与DNS相似，ONS系统的层次也是分布式的，主要由ONS根服务器、ONS从服务器和ONS本地服务器组成，其中ONS本地服务将经常查询、最近查询的URL保存起来，以减少对外查询的次数。物联网概论7.2.1物联网名称解析服务的工作原理1.ONS的查询服务物联网概论7.2.1物联网名称解析服务的工作原理2.ONS的工作流程ONS的存储记录是授权的，只有EPC码的拥有者可以对其更新、添加和删除。企业拥有的本地ONS服务器包括两个功能，一个是实现物品EPC信息服务地址的存储，另一个是实现与外界信息的交换。多个企业的ONS服务器通过根ONS服务器进行级联，组成ONS网络体系。物联网概论7.2.1物联网名称解析服务的工作原理2.ONS的工作流程物联网概论7.2.2IP地址在日常生活中，需要记住各种类型的地址，如邮政地址、街道地址等。在互联网中也是这样，一台主机要与其它主机进行通信，为了识别双方，需要在网络中建立一种标识方式。互联网定义了两种方法来标识网上的计算机，这两种方式分别是IP地址和域名。当人们要登陆百度网进行搜索时，最容易记住的往往是百度的域名，而不是百度服务器的IP地址。域名虽然便于人们记忆，但网络上的机器之间只认识IP地址。物联网概论7.2.2IP地址物联网概论7.2.2IP地址（1）IP地址的特性▪IP地址必须是唯一的；▪每一个主机或路由器必须至少有一个IP地址；▪IP地址应该是标准的。物联网概论7.2.2IP地址（2）IP地址的构成目前使用的是IPv4协议版本，Internet给每一台上网的计算机分配了一个32位长的二进制数字编码，这个编码就是所谓的IP地址。例如，前面提到的百度服务器的IP地址为211.94.144.100。物联网概论7.2.2IP地址（3）IP地址的容量IP地址分为A、B、C、D和E五类。A类地址用高8位来表示网络号（实际只用7位），用低24位表示主机号，拥有128个网络，每个网络拥有16777216个主机数。C类地址用高24位表示网络号（实际只用21位），用低8位表示主机号，拥有2097152个网络，每个网络拥有256台主机数。物联网概论7.2.2IP地址（3）IP地址的容量物联网概论7.2.2IP地址（3）IPv4与IPv6现有的互联网是在IPv4的基础上运行的，IPv6是下一代版本的互联网协议。在20世纪，32位的IPv4地址是足够使用的，设计者没有想到今天的Internet会发展到如此大的规模，更没有预测到今天Internet的发展会因IP地址的不足而陷入困境。全球可提供的IPv4地址大约有43亿个，其中人口只有2亿多的美国就拥有12亿地址，但中国拥有的IPv4地址不到5000万。物联网概论7.2.2IP地址（3）IPv4与IPv6IPv6具有长达128位的地址空间，可以彻底解决IPv4地址空间不足的问题。除此之外，IPv6还将采用分级地址模式、高效IP包头、主机地址自动配置、认证和加密等许多新技术。IPv6地址的基本表示方式是X:X:X:X:X:X:X:X，其中X是一个十六进制整数（16位），共128位（16X8=128）。例如，下面是1个合法的IPv6地址：CDCD：910A：2222：5498：8475：1111：3900：2020物联网概论7.2.3域名解析1．域名的构成域名是互联网上相互联络的网络地址，目前域名已经成为网上商标，是互联网上的一种品牌。域名一般由3个部分组成，从左到右依次为主机名、机构性域名、地理域名，中间用小数点隔开。即：主机名.机构性域名.地理域名。例如，西安邮电大学的域名为xupt.edu.cn，这里的xupt为主机名；edu为机构性域名，是教育行业（education）的缩写；cn为地理域名，是中国（China）的缩写。物联网概论7.2.3域名解析2．域名的结构域名是分层次结构的。顶级域名也称一级域名，域名最右边的那个词称为顶级域名。顶级域名的下一级，就是我们所说的二级域名，以此类推。当一个组织拥有一个域的管理权后，它可以决定是否进一步划分层次。物联网概论7.2.3域名解析2．域名的结构物联网概论7.2.3域名解析3．域名服务器的基本工作原理域名系统是以一个大型分布式数据库的方式工作的。大多数具有Internet连接的组织都有一个域名服务器，每个服务器包含连向其它域名服务器的信息，这些服务器形成一个大的协同工作的域名数据库。当客户将希望转换的域名放在一个DNS请求信息中，并将这个请求发给DNS服务器，DNS服务器从请求中取出域名，将它转换为对应的IP地址，然后在一个应答信息中将结果地址返回给用户。物联网概论7.2.3域名解析4．域名解析（1）用户（A主机）首先提交某主机域名解析请求给本地域名服务器。（2）如果本地域名服务器能够从其系统中查询出B主机的IP地址，则本次域名解析完成，否则进行下一步。（3）如果本地域名解析服务器未能查询到B主机的IP地址，则本地域名服务器以客户的身份向其他域名服务器转发该解析请求，直到找到能够完成解析的域名服务器。（4）含有目标信息的域名服务器对该请求做出回应，将查询结果经本地域名服务器返回给用户。物联网概论7.2.4ONS结构与服务方式ONS是基于DNS和Internet的，ONS的作用是将一个EPC码映射到一个或多个URI，通过这些URI，用户可以查找物品相应的详细信息，或访问相应的EPCIS服务器。当前ONS提供静态和动态两种服务，静态ONS服务通过EPC码可以查询静态信息，动态ONS服务通过EPC码可以查询动态信息。物联网概论7.2.4ONS结构与服务方式1．ONS系统的层次ONS服务器是ONS系统的核心，用于处理本地客户端的ONS查询请求。ONS系统分为三个层次，处于顶层的是ONS根服务器，处于中间层的是各地的本地ONS服务器，处于最下层的则是ONS缓存。物联网概论7.2.4ONS结构与服务方式1．ONS系统的层次物联网概论7.2.4ONS结构与服务方式2．ONS静态服务静态ONS指向货品的制造商。物联网概论7.2.4ONS结构与服务方式3．ONS动态服务动态ONS指向一件货品在供应链中流动时所经过的不同管理实体。物联网概论7.2.5ONS工作流程1.ONS和DNS的区别ONS将EPC码转换成URI格式，再将其转化成标准域名后，下面的工作就由DNS承担了。DNS经过递归式或交谈式解析，将结果以NAPTR记录格式返回给客户端，ONS即完成了一次解析服务。NAPTR是URI的一种定义格式，和ENUM技术相关，根据ENUM技术可以将号码映射为DNS系统中的记录，这样一个号码就变成了DNS中的域名形式。物联网概论7.2.5ONS工作流程1.ONS和DNS的区别物联网概论7.2.5ONS工作流程2.ONS工作流程（1）经由RFID读写器读取标签内的EPC码；（2）EPC码转换为URI格式；（3）URI格式转换为DNS的查询格式；（4）DNS基础结构返回指向一个或多个PML服务器的URL；（5）本地解析器将URL发送到本地服务器；（6）本地服务器连接正确的PML服务器，获取EPC信息。物联网概论7.2.5ONS工作流程2.ONS工作流程物联网概论7.3物联网信息发布服务7.3.1物联网信息发布服务工作原理7.3.2万维网是用网络数据库来实现的，它提供了一个数据和服务的接口，使物品的信息可以在企业之间共享。目前比较成熟的IOT-IS是EPC系统的EPCIS。EPCIS是跨越供应商、制造商、运输公司和零售商，在整个供应链上提供技术解决方案，对物联网的信息系统提供存储和查询服务。物联网概论7.3.1物联网信息发布服务工作原理EPCIS主要包括客户端模块、数据存储模块和数据查询模块。其中，EPCIS数据存储和数据查询模块在结构上分为5部分，它们分别为简单对象访问协议（SOAP）、服务管理应用程序、数据库、PML文档和HTML文档。物联网概论7.3.1物联网信息发布服务工作原理物联网概论7.3.2万维网（WorldWideWeb）的中文译名为万维网，是基于超文本的信息查询工具。采用超文本和多媒体技术，可以将不同文件通过关键字建立链接，提供了一种交叉式的查询方式。的制定了一套标准的、容易被人们掌握的超文本标记语言（HTML）、世界范围内信息资源的统一定位格式（URL）和超文本传送通信协议（HTTP）。物联网概论7.3.2万维网．的开发者制订了一套标准的、容易掌握的HTML、URL和HTTP。编写，网上的每一个信息资源，并采用HTTP实现客户和服务器不同系统间的信息交流。HTML是一种规范，一种标准，它通过标记符号来标记要显示的网页中的各个部分。URL是为了使客户端程序查询不同的信息资源时有统一访问方法而定义的一种地址标识方法，在Internet上所有的资源都有一个独一无二的URL地址。物联网概论7.3.2万维网．服务的计算机会不间断地运行服务器程序，以便及时响应用户下载网页资源的请求，一旦收到了用户的请求，便会使用HTTP协议与