中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考.ppt

中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,十進制網絡標準工作組 劉亞東,一、物聯(lián)網的本質探討,什么是物聯(lián)網？,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,一、物聯(lián)網的本質探討,國內外對“物聯(lián)網”（Internet of Things）概念至今沒有權威和統(tǒng)一的定義 世界上有一個物與物連接的互聯(lián)網嗎？答案是否定的。 物聯(lián)網是傳感器網！物聯(lián)網是感知網！答案也不令人折服。 究竟什么是“物聯(lián)網”？讓我們先來剖析國際物品編碼協(xié)會EPCglobal相關標準及應用原理。,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,EPC的編碼、工作原理及與互聯(lián)網的關系,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,EPC代碼有64位、96位和256位3種，全部由數字組成 兩個電子標簽范例所采用編碼為EPC-64型及EPC-96碼： 10 000000000000111 0000000000111 0000000000000 000000000000000000111 010000A8900016F000169DC0 編碼中（ABCDEF）是十六進制10-15的數字。 上述編碼中含有版本號、域名管理者（生產或服務企業(yè)）、對象分類（產品）、序列號等信息。 僅從編碼無人能夠知曉其所代表的含義，要經過EPCglobal公司物品解析服務器（ONS）解析等7個步驟，在互聯(lián)網上找到其相應的信息服務器：,物聯(lián)網（電子標簽/條碼）上網信息查詢過程,電子標簽 二維條碼 一維條碼,電子標簽/條碼 讀寫器,查詢 服務器,ONS 解算器,信息 服務器,IPv4 路由器,DNS服務器,ONS 服務器,互 聯(lián) 網,1.產品編碼,2、產品編碼讀寫,3.產品編碼聯(lián)網,6.信息服務器地址,7.建立連接,4.1產品域名查詢,4.2產品域名 地址查詢,5. NAPTR 資源記錄,4.產品域名,一、物聯(lián)網的本質探討,以上例證說明美國EPC體系是互聯(lián)網上的三級域名解析體系， 連接和信息交換使用的網絡平臺還是互聯(lián)網 物聯(lián)網是互聯(lián)網應用的延伸 物聯(lián)網本質是物品要上互聯(lián)網,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,一、物聯(lián)網的本質探討,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,由于歷史原因，全球形成了： ISO EPCglobal U ID AIMglobal IP-X 等多種電子標簽標準體系并存局面，但清一色全由歐美等發(fā)達國家制定。實質上都是互聯(lián)網的延伸，是三級域名解析體系。,一、物聯(lián)網的本質探討,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,物聯(lián)網標準制定者制定了三級域名解析的編碼、解析及傳輸協(xié)議等游戲規(guī)則； 物聯(lián)網運行者擁有編碼解析主服務器，中央數據庫，物品編碼的發(fā)放權利； 掌握了信息流向，掌握了行業(yè)話語權，實際控制了全球生產流通企業(yè)注冊、全球所有商品和商品流通； 獲取了巨額財富； 物聯(lián)網運行者（編碼解析服務器ONS擁有者）全面并一覽無余的獲取所有工業(yè)、經濟、商品流通信息。,二、我國物聯(lián)網（電子標簽）的應用與標準狀況,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,二、我國物聯(lián)網（電子標簽）的應用與標準狀況,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,權威人士認為我國物聯(lián)網發(fā)展重大瓶頸是：核心技術競爭力不強，標準體系尚未建立，產品集中在低端，企業(yè)能力弱，信息安全等； 更讓人擔憂的是物聯(lián)網行業(yè)發(fā)展存在“競相造車、無人修路”，“只抓低端、不抓高端”，“只抓應用、不抓標準”，“安全威脅嚴重，不抓源頭解決”； 對最核心的標準、編碼、碼址資源等關鍵問題則采取回避現象。而標準的缺位將影響整個物聯(lián)網產業(yè)的發(fā)展。,二、我國物聯(lián)網（電子標簽）的應用與標準狀況,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,此外，物聯(lián)網不僅要有傳感器、電子標簽等硬件設備，碼址資源即IP地址是物聯(lián)網發(fā)展的基礎性戰(zhàn)略資源。沒有IP地址的支撐，無論是物與物，還是人與物的信息交換，都無法實現。 據預測，我國未來IP需求量將達到300多億個以上。國內物聯(lián)網所需要如此巨大數量的IP地址戰(zhàn)略資源從何而來？ 如果我國物聯(lián)網體系建立在國外標準體系上，不僅會對我國政治、經濟、企業(yè)和個人帶來嚴重的信息安全隱患，同時知識產權問題，也將給我國信息產業(yè)帶來難以避開的桎梏。,二、我國物聯(lián)網（電子標簽）的應用與標準狀況,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,這樣下去，我國的物聯(lián)網應用雖然有所發(fā)展，僅僅是發(fā)展了“物聯(lián)網應用汽車”； 而所跑的“物聯(lián)網高速公路”卻都是外國修建，處處都是國外收費檢查站； 我國不僅要付出巨額的費用代價； 所有經濟、工業(yè)、流通領域信息徹底外泄； 一旦發(fā)生國外物品編碼解析服務器對中國停止工作，中國的工業(yè)生產、物流、商品流通、居民生活保障體系將無法運轉，面臨崩潰，如何面對？,三、“物聯(lián)網”的核心是編碼標準和信息安全,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,三、“物聯(lián)網”的核心是編碼標準和信息安全,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,物聯(lián)網的靈魂是物品身份識別，通過物品編碼為物品分配一個能夠上網進行信息交換和處理的標識。 物聯(lián)網標準最核心關鍵除了硬件技術，而更關鍵的是編碼標準、網絡資源IP地址、網絡架構、信息流向和信息安全。 如果我國沒有自己的物聯(lián)網標準和編碼資源，網絡資源IP地址，在物聯(lián)網上又會形成核心技術受制于人的局面：,三、“物聯(lián)網”的核心是編碼標準和信息安全,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,所有中國企業(yè)必須向國外機構申請注冊，領取管理代碼，事實上接受另一個國外管理手段； 我國工業(yè)生產、商品流通、物流、居民生活保障體系運作和信息處理處于外國解析體系控制之下； 所有企業(yè)注冊及物品上網信息必然流向外國，造成我國經濟、商品信息完全外泄并被外國掌握； 物聯(lián)網標準、編碼版權、主服務器和數據庫法律定位在外國，中國無司法管轄權； 物聯(lián)網的基礎互聯(lián)網核心技術、資源及管理也都是國外控制； 在物聯(lián)網和電子標簽的信息安全沒有解決情況下，無處不在的物聯(lián)網和電子標簽形成無處不在的危險。,三、“物聯(lián)網”的核心是編碼標準和信息安全,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,物聯(lián)網的標準涉及感知、身份識別、信息傳輸、應用和安全等多個領域； 物聯(lián)網標準制定應該緊扣核心的感知、身份識別、信息傳輸和信息安全； 物聯(lián)網的應用面廣泛和普遍，物聯(lián)網應用層的標準制定是最末段， 僅僅關注和討論物聯(lián)網應用層的標準則是揀了芝麻丟了西瓜。,四、正確分析對待國際標準,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,四、正確分析對待國際標準,標準是利益的博弈，又是立國之本。中國物聯(lián)網標準必須適合國情又能與國際接軌 在國際還沒有統(tǒng)一的物聯(lián)網標準情況下，如何對待已經以企業(yè)為主或由某一個國家標準組織事實形成的“國際”電子標簽標準，是必須面對的課題,世界知名標準化專家美國Sun Microsystems公司首席標準官Mr.Carl Cargill先生08年1月16日在北京發(fā)表全球信息與通訊產業(yè)標準化發(fā)展方向中國的機遇報告，對現行的國際標準做了剖析：,四、正確分析對待國際標準,標準是利益的博弈，又是立國之本。中國物聯(lián)網標準必須適合國情又能與國際接軌 在國際還沒有統(tǒng)一的物聯(lián)網標準情況下，如何對待已經以企業(yè)為主或由某一個國家標準組織事實形成的“國際”電子標簽標準，是必須面對的課題 世界知名標準化專家美國Sun Microsystems公司首席標準官Mr.Carl Cargill先生08年1月16日在北京發(fā)表全球信息與通訊產業(yè)標準化發(fā)展方向中國的機遇報告，對現行的國際標準做了剖析：,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,四、正確分析對待國際標準,、目前世界上國際標準組織按照公正的程序產生標準： ISO/IEC JTC1（國際標準化組織/國際電工委員會的第一聯(lián)合技術委員會） IEC（國際電工委員會） ITU（國際電信聯(lián)盟）； 、有核心企業(yè)（大型跨國公司）控制的標準 、超級企業(yè)形成的既定事實標準（如微軟Windows、intel公司芯片） 、美國控制的國際互聯(lián)網標準（Internet）,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,四、1、國外專家對國際標準總體現狀的看法,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,Mr.Carl Cargill： 今天，高科技領域的技術標準已經開始嚴重偏向私人利益，國際標準為主要美、歐、日等跨國公司控制。 當今的市場環(huán)境與中國的利益不一致，發(fā)達七國有過多標準組織是中國的競爭對手。中國是世界上最大的消費市場，為什么卻要在供應端開展競爭，中國為全世界供應了大量產品，為什么不能提供標準、標準化組織及標準的理念？中國為什么從國外輸入標準和技術？ 中國有能力改變世界，應該創(chuàng)造自己的游戲規(guī)則，應出口標準。,四、正確分析對待國際標準,外國專家的分析評價、質疑和中肯建議讓我們汗顏。 我們應當反省過去習慣遵從和引進國外標準，在技術上俯首稱臣的局面。 對待國際標準要有清醒的認識，不能盲目引進。 中國人應該也必須由引進標準到創(chuàng)造標準，出口標準，主動爭取國際標準的制高點和話語權，體現國家利益。,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,四、2、遵從國際標準的準則,技術本身沒有國界，但技術有歸屬。在知識產權時代，外國資本往往利用技術標準對我國進行壟斷控制，迫使我國被“釘死”在國際分工鏈的最底層，淪落為廉價“代工商”；外國資本則控制中國產業(yè)鏈標準，控制整個中國產業(yè)，穩(wěn)居利潤豐厚的產業(yè)鏈上游； 對此，中國近些年有極其深刻的教訓。對采用國際標準必須衡量其對我國是否平等；對我國的制約及承受代價；是否有利國家長遠發(fā)展及國際生存發(fā)展空間；是否能夠保證國家信息安全及網絡空間安全；是否有利于維護國家利益、國家主權及虛擬疆土主權。,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,四、3、自主創(chuàng)新與開放兼容,真正的出路還是自主創(chuàng)新，建立中國自己的物聯(lián)網標準，從根本上改變受制于人的局面 中國物聯(lián)網及電子標簽標準目前是一張白紙 但中國必須擁有自主知識產權的物聯(lián)網標準，自主創(chuàng)新與開放兼容， 積極參與國際標準的制定，搶占國際物聯(lián)網技術標準的話語權和制高點，爭取將我國自主標準上升為國際標準或將擁有我國自主知識產權的技術納入國際相關標準中,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,五、物聯(lián)網技術路線探討,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,五、物聯(lián)網技術路線探討,為什么要采用三級域名解析體系構建物聯(lián)網？ 以三級域名解析為基礎的物聯(lián)網架構是先進的體系嗎？其主要缺點是什么？ 三級域名解析架構符合未來網絡的趨勢和潮流嗎？,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,五、物聯(lián)網技術路線探討,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,實踐證明，在三級域名解析為基礎的物聯(lián)網體系中，以數字為基礎組成的物品編碼（電子標簽/條碼）必須經過物品名稱服務器ONSDNS兩次解析才能上互聯(lián)網； 在技術上只能每次單個物品編碼經過物品名稱服務器（ONS）解析上網查詢，在解決異構異地數據庫的統(tǒng)一查詢和管理，以及在網上一對多，多對一的查詢、統(tǒng)計及信息處理上受到限制； 顯而易見，ONSDNS兩次解析增加了網絡負擔，降低了網絡通訊效率，不符合環(huán)保、低碳、綠色網絡的原則，也不符合未來網絡的發(fā)展潮流，這種技術體系也為壟斷提供了方便，增加了不安全環(huán)節(jié)；,五、物聯(lián)網技術路線探討,思其原因，物聯(lián)網體系（三級域名解析）發(fā)明者，從互聯(lián)網應用角度找到了通過物品編碼兩次解析上網的方法途徑； 但由于其不是互聯(lián)網技術的研究設計者，也由于當時互聯(lián)網技術發(fā)展的局限，沒有從互聯(lián)網和物聯(lián)網的底層探索二者更深層次的融合統(tǒng)一機制；,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,五、物聯(lián)網技術路線探討,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,目前，物聯(lián)網的基礎國際互聯(lián)網正處于推倒重來建設新一代互聯(lián)網的革命技術路線與漸進發(fā)展技術路線激烈競爭的變革時期： 歐盟投資91億歐元開發(fā)未來互聯(lián)網要當世界領導地位；美國的計劃支持了50個項目研究未來網絡，有16個團隊在研究未來網絡架構； 國際標準組織ISO、國際電聯(lián)ITU未來網絡項目已啟動并正按程序積極推進中； 中國物聯(lián)網標準必須考慮核心技術路線的先進性，以及與國際新一代（未來）網絡的同步發(fā)展。因此，中國不僅需要掌握物聯(lián)網的核心技術及標準，更必須掌握國際未來互聯(lián)網的核心技術及標準。,五、物聯(lián)網技術路線探討,中國物聯(lián)網標準必須高瞻遠矚，立足新一代（未來）網絡的新技術及國際標準，并與之同步，采用創(chuàng)新理念構建； 有無更先進的物聯(lián)網構架？ 答案是有的。非?？上驳氖?，中國科技工作者找到物品一步直接上互聯(lián)網的技術途徑并在2008年的項目中得到成功驗證。,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,六、新的物聯(lián)網框架 及中國物聯(lián)網的希望,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,六、新的物聯(lián)網框架及中國物聯(lián)網的希望,隨著物聯(lián)網的溫升，國內企業(yè)、標準化機構、政府部門意識到，只有掌握物聯(lián)網標準制定主導權，從標準底層建立自主創(chuàng)新的技術體系和標準，才是中國物聯(lián)網發(fā)展的道路。 讓人欣慰的是，中國的企業(yè)和標準化機構已經開始向物聯(lián)網國際標準進軍，取得突破性的成績。由我國提出并積極推動制定，ISO/PAS 18186集裝箱RFID貨運標簽系統(tǒng)發(fā)布，正式成為國際標準化組織的可公開提供的規(guī)范。 中國企業(yè)和標準化組織開始進軍并登上國際物聯(lián)網標準制定舞臺是中國物聯(lián)網的希望。,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,六、新的物聯(lián)網框架及中國物聯(lián)網的希望,與此同時，中國的自主創(chuàng)新企業(yè)及研究單位（如電子標簽工作組數據格式組和十進制網絡標準工作組等）也在深入剖析物聯(lián)網底層協(xié)議的基礎上，提出了新的物聯(lián)網框架及標準理念： “大道歸一”，物聯(lián)網本質上是物品上互聯(lián)網，物聯(lián)網技術必須與互聯(lián)網技術發(fā)展同步，物聯(lián)網構建和標準制定必須著眼未來網絡，著眼于互聯(lián)網與物聯(lián)網的統(tǒng)一； 三級域名解析體系物聯(lián)網構架不是今后的方向，應該采用給全球每個物品分配一個互聯(lián)網IP地址，一步直接上互聯(lián)網，實現物聯(lián)網與互聯(lián)網的同一；,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,三級域名解析體系物聯(lián)網與一步直接上互聯(lián)網的新物聯(lián)網框架 上網信息查詢過程比較,電子標簽 二維條碼 一維條碼,電子標簽/條碼 讀寫器,查詢 服務器,路由器,ONS 解算器,信息 服務器,IPv4 路由器,DNS服務器,D-ONS 服務器,互 聯(lián) 網,1.產品編碼,2、產品編碼讀寫,3.產品編碼聯(lián)網,6.信息服務器地址,7.建立連接,4.1產品域名查詢,4.2產品域名 地址查詢,2.1物品編碼與IP地址同碼,2.2直接與物品信息服務器建立連接,5. NAPTR 資源記錄,4.產品域名,紅色線為直接路由體系,六、新的物聯(lián)網框架及中國物聯(lián)網的希望,直接路由是未來網絡方向，可以使互聯(lián)網全網通訊不再依賴 DNS域名解析系統(tǒng)，能夠改變全網通訊依賴根域名解析服務器工作的現狀，任何局部網絡的損壞將不影響全網絡的通訊，對保障網絡通暢和信息安全又有了新的技術路線和解決方案； 采用物品編碼與互聯(lián)網IP地址同碼，物品的條碼、電子標簽、域名、IP地址四碼同一，省掉ONS解算服務器、直接路由連接物品信息服務器，省掉了ONS-DNS兩次解析，符合環(huán)保、低碳、綠色節(jié)能。,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,六、新的物聯(lián)網框架及中國物聯(lián)網的希望,2009年歐盟信息社會與媒體總署網絡企業(yè)及電子標簽部科學與政策官員Mr. Peter Friess （Scientific and Policy Officer, Networked Enterprises & Radio Frequency Identification (RFID), European Commission Information Society and Media Directorate-General）來華交流聽到我們上述主張和理念后，脫口而出，這是挑戰(zhàn)?。═his is challenge.）。要我們提供書面材料。 事實上，物品編碼與互聯(lián)網IP地址同碼技術已經在國內相關領域的器材管理系統(tǒng)實際工程項目中試驗和驗證成功。,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,六、新的物聯(lián)網框架及中國物聯(lián)網的希望,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,六、新的物聯(lián)網框架及中國物聯(lián)網的希望,中國物聯(lián)網發(fā)展與基礎思考,RSA conference信息安全國際論壇,Discussion on Future Network and Novel Router,NAN Xiang-hao Information Security Laboratory, Peking University LIU Ya-dong China Decimal Network Standards Working Group.,“Pre-proof“ （事先證明）and “Post-proof“ （接收證明）,Internet,接收方,Sender,SIGorigin(IP)=sign1 SINorigin(checksum)=sign2,SIG-1ORIGIN(IP)=sign1 SIG-1ORIGIN(checksum)=sign2,SIG : the signing protocol SIG-1: the verifying protocol origin : private key ORIGIN: public key 私鑰 公鑰,發(fā)送方,Recipient,New Header Form新的報頭格式,APPENDIX,An introduction to CPK Cryptosystem (v5.0) CPK 密碼機制（.版本）,GUAN Zhi Information Security Laboratory, Peking University,1.Combining matrix：(ri,j), (Ri,j) 組合矩陣 r11 r12 r1,32 R11 R12 R1,32 r21 r22 r2,32 R21 R22 R2,32 SKM = r31 r32 r3.32 PKM = R31 R32 R3,32 rh1 rh2