[工学]物联网对象名称解析服务.ppt

物联网对象名称解析服务,ONS,IP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,7.2.2 IP地址,物 联 网 概 论,Domain Name System,7.2.2 IP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,7.2.2 IP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00 。,物 联 网 概 论,7.2.2 IP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16 777 216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2 097 152个网络，每个网络拥有256台主机数。,物 联 网 概 论,7.2.2 IP地址 （3）IP地址的容量,物 联 网 概 论,7.2.2 IP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,7.2.2 IP地址 （3）IPv4与IPv6 IPv6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,7.2.2 IP地址 （3）IPv4与IPv6 IPv6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，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,扩展知识-域名结构,将域名转换为对应的IP地址的过程称为域名解析; 完成该功能的软件叫域名解析器; 每个本地域名服务器配置一个域名解析器软件; 由于每个服务器都知道根服务器的地址，因此无论经过几步查询，在域名树中最终总会找出正确的解析结果。,域名解析,DNS解析过程,1、客户机提出域名解析请求，并将该请求发送给本地的域名服务器 2、本地域名服务器收到请求后先查询本地缓存，如果有该记录项，就直接把查询结果返回。 3、如果没有该项记录，则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器，然后根域名服务器再返回给本地域名服务器一个所查询（根的子域）的主域名服务器的地址。 4、本地服务器再向上一步所返回的域名服务器发送请求，然后接受请求的服务器再查询自己的缓存，如果仍然没有该记录，则返回下一级域名服务器的地址。 5、重复第4步，知道找到正确的记录。 6、本地域名服务器把返回的结果保存到缓存，以备下一次使用。同时将结果返回给客户机。,域名解析中客户与服务器的交互过程,域名服务器的层次,DNS服务器的层次是与域名的层次相适应的； 每一个域名服务器都只对域名体系中的一部分进行管辖； 一个根服务器（root server）在这个层次体系的顶部，它是顶层域的管辖者； DNS服务器的层次对应着域名的层次，但是这两者并不是对等的。一个公司网络或校园网可以选择将它所有的域名都放在一个域名服务器上，也可以选择运行几个域名服务器。,域名服务器的基本工作原理,域名系统的一个主要特点是允许区域自治； 域名系统在设计了层次的域名的同时，提出了与其相对应的域名服务器系统； 整个域名系统以一个大型的分布式数据库的方式工作； 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他域名服务器的信息，这些服务器形成了一个大的协同工作的域名数据库 。,5.1 ONS概述,对于EPC系统这样一个全球开放的、可追逐物品生命周期轨迹的网络系统，需要一些技术工具，将物品生命周期不同阶段的信息与物品已有的信息实时动态整合。帮助EPC系统系统动态的解析物品信息管理中心的任务就由对象命名解析服务（ONS）实现。 ONS是一个自动的网络服务系统，类似与域名解析服务（DNS）。,ONS工作流程,ONS解析过程,1、从标签上识读一个bit字符串EPC编码。 2、reader将这个EPC送到本地服务器。 3、本地服务器对EPC编码数据进行适当排队、过滤，将EPC编码发送到本地ONS解析器。 4、本地ONS解析器利用格式化转换字符将EPC比特位编码转换成EPC域前缀名，再将EPC域前缀名与EPC域后缀名结合成一个完整的EPC域名，ONS解析器再进行一次ONS查询，将EPC域名发送到指定的ONS服务器基础架构，以获得需要的信息。 5、ONS基础架构给本地ONS解析器，返回EPC域名对应的一个或多个PML服务器IP地址。 6、本地ONS解析器再将IP地址返回给本地服务器。 7、本地ONS服务器再根据IP地址联系正确的PML服务器，获得所需的EPC信息。,ONS实现框架,本地ONS服务器将二进制的EPC编码转换成URI（uniform resource identifier）格式，再将URI发送给本地ONS解析器： （1）先将二进制的EPC编码转化为整数 01 0000 0000 0000 0000 000 10 0000 0000 000011000 0000 0000 0000 00011001 0000 （2）在转化后的整数头部添加“urn:epc” 得到：urn：epc：00,ONS实现框架,2、本地ONS解析器把URI转换成DNS域名格式，方法： （1）清除urn:epc 00 （2）清除EPC序列号1.2.24 （3）颠倒数列24.2.1 （4）添加“.” （5）将d、e组合为24.2.1. ,3、再查询ONS服务器,ONS服务器将返回一系列NAPTR（naming Authority pointer）记录回答，其中包含指向一个或多个相关服务器的URL. 如（0 0 EPC+pml！.*$!/pml.xml!.） （0 0 EPC+pml！.*$!/service/pml.wsdl!.） 4、本地ONS解析器从返回的NAPTR记录中提取出需要的PML服务器的URL,返回给本地服务器。 /pml.xml 5、本地服务器根据返回的URL最终访问到目的PML服务器，获得查询的结果 6、接下来再利用域名解析服务找到该URL所对应的IP地址，以获得该产品所对应的信息资料,ONS实现框架,ONS层次系统,与DNS类似，ONS系统的层次也是分布式的，主要由根ONS、ONS服务器、本地ONS服务器、本地ONS缓存以及映射组成。 ONS根服务器：处于ONS层次中的最高层，拥有EPC名字空间的最高层域名。且负责各地本地ONS服务器的级联。 ONS服务器：回应本地ONS查询，并返回查询成功的URI。 本地ONS服务器：用于实现与本地产品对应的EPC信息服务器的地址信息存储。 ONS本地缓存：是ONS查询的第一站，它保存经常查询、查询最为频繁的URI记录，以减少对外查询次数，课大大降低查询时间，并减轻ONS服务器系统的服务压力 本地ONS解析器：负责ONS查询前的编码格式化工作，将需要查询的EPC码转换为一个合法的URI地址映射信息 映射信息指定了URI和相关EPC的映射关系，并分布在不同层次的各个ONS服务器中。,ONS概述,实体对象可以通过自带的EPC标签与网络服务模式相关联。 网络服务模式是一种基于Internet或者VPN专线的远程服务模式，可以提供与存储指定对象的相关信息。 典型的网络服务模式可以提供特定对象产品信息。 当前，ONS服务被用来定位特定EPC对应的PML服务器。 PML服务器是一种简单的Web服务器，用PML语言来描述与提供某对象的相关信息。 ONS服务是联系前台中间件和后台PML服务器的网络枢纽，并且ONS设计构架都是以DNS为基础，因此，整个EPC网络可以依托因特网，迅速发展。,ONS系统结构图,ONS体系结构的组成部分,1、映射信息 映射信息分布式的存储在不同层次的ONS服务器里，这类信息便于管理 2、ONS服务器 如果某个查询请求要求查询一个EPC对应的PML服务器的IP地址，则ONS服务器可以对此作出响应并解决这一问题。每台ONS服务器拥有一些EPC的权威映射信息和另一些EPC的缓冲存储映射信息 3、ONS解析器 ONS解析器向ONS服务器提交查询请求以获得所需PML服务器的网络位置,ONS在物联网系统中的作用,ONS的作用是负责将标签ID解析成对应的网络资源地址的服务。 ONS将一个EPC映射到一个或多个URI，通过这些URI可以查找到EPCIS服务器上关于此产品的其它详细信息。,5.3 静态ONS与动态ONS,静态ONS指向货品的制造商。 静态ONS假设每个对象由一个数据库，提供指向相关制造商的指针，并且给定的EPC编码总是指向同一个URL,静态ONS局限性,静态ONS假设了一个对象只拥有一个数据库，给定的EPC编码总是解析到同一个URL。在实际情况中，每个货品会由于不同的实体（制造、销售、运输等）而存储在不止一个数据库中。由此可见，静态ONS解析要达到高度有效，必须要保证解析过程的稳健性、访问控制、独立性。,动态ONS,动态ONS指向多个数据库，指向货品在供应链流动过程中所经过的所有管理者实体。,ONS解析途径,（1）采取静态ONS解析 快速从一个EPCIS到下一个EPCIS的连接，同时支持反向链接,ONS解析途径,（2）通过动态ONS解析 能连接到多个管理者的EPCIS服务,每个供应链管理商在移交时都会更新注册列表，以支持连续查询。更新内容包括： （1）管理商信息变动 （2）产品跟踪时的EPC变动 （3）是否特别标记的用于召回的EPC,静态ONS和动态ONS比较,在静态ONS下，如果任何一个链接点无法响应或互连，则整条链路都不通。 在动态ONS下，机制就要健壮得多。如果一些链路无法响应，其它解析任务任能够完成。,5.4 ONS工作流程以实现框架,ONS设计构架基于DNS，DNS解析是TCP/IP协议中的一个标准，在任何TCP/IP软件中输入域名的时候，这些软件都会调用本地的DNS解析器，将域名转换成一个IP地址。,ONS和DNS的异同,ONS和DNS的联系 ONS服务是建立在DNS基础之上的专门针对EPC编码的解析服务，在整个ONS服务的工作过程中，DNS解析是作为ONS不可分割的一部分存在的，在EPC编码转换成URI格式，再由客户端将棋转换为标准域名