物联网概论（IoT）_Chp6 物联网网络服务/IP/DNS/ONS

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。

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。

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。

（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。

（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。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。

主机域名的一般格式：

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。

2.ONS静态服务

静态ONS指向货品的制造商。

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。

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。

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：