物联网概论(IoT)_Chp6 物联网网络服务/IP/DNS/ONS

时间:2024-03-31 08:57:04

一 概述

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。

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。

IOT-NS类似于互联网域名系统(Domain Name System,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。

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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。

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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www.baidu.com,而不是百度服务器的P地址。域名虽然便于大们记忆,但网络上的机器之间只认识IP地址。

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(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。

(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。

(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。
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(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。

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

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。

2.域名的结构

域名是分层次结构的。*域名也称一级域名,域名最右边的那个词称为*域名。*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。

主机域名的一般格式:
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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。

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问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。

ONS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。

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。

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2.ONS静态服务

静态ONS指向货品的制造商。
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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。

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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。

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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。

ONS工作流程:
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