浅析工业互联网标识解析的国际互联互通

在工业互联网中,现在全球标识编码体系并没有统一,也没法统一;基于标识的应用表现形式、访问方式也没有统一。

首先介绍一下互联网的根问题。根问题实际上就是针对的互联网DNS而言的。根据DNS协议设计,是一个树状结构,www.cnnic.cn,顶级节点就是.cn,二级节点就是.cnnic.cn。实际上在顶级节点之上,还有一个根节点。一个域名应该形式是:cnnic.cn. 只不过最后那个点所有域名都是一样的,所以在实现时都把它省略掉了。DNS的协议实现原理如下图所示:

图1 DNS协议原理

从图上可以看到,所有用户发起域名解析请求时,除开递归解析服务器缓存本地处理的以外,所有请求第一跳都会到根节点去查询,从而获得顶级节点的权威域名解析服务器地址,例如.cn的权威域名解析服务器地址就是由CNNIC提供并负责管理和运维,.com和.net就是由美国VeriSign公司负责提供并管理和运维。这里第一跳的根节点,在全球有13个,从A根到M根。其中A根为主根,IPv4地址198.41.0.4,IPv6地址2001:503:ba3e::2:30,在美国。12个辅根美国有9个,欧洲有2个,日本有1个。所有顶级节点的权威服务器地址都在这13个根上存放着,都和主根内容保持一致。而且,这13个根的IP地址(包括IPv4和IPv6)是不变的,所有递归服务器都会固定写上这些IP地址,然后根据网络需要,最优化的选择就近的根查询需要的内容。为了优化DNS查询响应效率,很多国家都引入其中一个根的镜像根,方便快速响应本国的DNS查询请求。这里的镜像根就是完成对应根的内容的复制,本身并没有主动更新内容的权限。截至目前,全球已经部署了超过1000个镜像根服务器,其中中国大陆也有10个镜像根节点,分布在北京、上海和杭州。(https://root-servers.org/)

根问题的本质就是所有访问都受制于13个根(镜像根也受制于13个根),一旦根有任何意外发生,将影响整个互联网。

由于互联网已经非常标准化了,而且全球形成了一张网,所有资源都在这张网上获取。所有国家使用互联网都是通过统一的DNS协议、TCP/IP协议、HTTP协议等来完成,所以互联网的标识体系必须全球化,也就是现在大家用的域名和IP的DNS协议。

所以,为什么互联网DNS的根那么重要?那是因为全球任何应用(无论是PC的浏览器或EMAIL,还是各种手机APP)访问互联网时,必须使用DNS协议,而DNS协议规定第一跳查询就是找13个根节点。所以无论是谁,只要想使用互联网上的资源,就必须通过DNS这个唯一入口来发起。

但是,在工业互联网中,现在全球标识编码体系并没有统一,也没法统一;基于标识的应用表现形式、访问方式也没有统一。设想一个工业互联网应用场景,原材料供应、生产加工、仓储物流、销售售后,等等,相互之间存在大量的交互需求和数据共享需求,这又需要有一个统一的第三方,为这些不同环节的不同标识进行统一的管理和统一的服务入口,这样才能实现全要素、全产业链的整合与智能化服务。这就是我国构建统一的工业互联网标识解析体系的原因。至少在国内,保证实现一个统一的查询、管理的入口,所有的应用发起,第一跳都需要到这个入口来查询获得所需信息,完成应用的业务流程。

然而在国际上,还没有应用于类似场景的标识体系。国际上的几个主流的标识体系,EPC多存储在RFID上,应用于供应链场景;而Handle标识的传统应用就是数字出版(每一篇paper分配一个Handle标识doi)、科学数据(每一条数据或数据集分配一个Handle标识),目前也在尝试应用到其他领域的数据管理(如英国应用到建筑行业、中国应用到工业互联网);而OID标识,则是看到宣传上有很多领域,但没实际接触过,不好评价。

在这种情况下,构建我国的工业互联网标识体系时,就根本谈不上要保持和国际互联互通。因为国际上目前没有类似可以互通,或需要互通的场景。由于工业互联网的发展还刚刚起步,国内外的关注点都各不相同。在美国,IIC更多关注工业互联网平台对制造业的赋能;在德国,工业4.0更关注生产制造过程的智能化;在日本,互联工业更强调人与设备和系统的交互、互联、数字化。国际上在工业互联网的发展方面,对标识和标识解析并没有给予足够的重视。

下面就拿Handle标识体系举例,下图是Handle标识体系全球根节点的分配情况,目前有9个根节点。

图2 Handle的全球根节点

下面给出一个具体的Handle标识应用,这个应用也是目前全球Handle应用最广泛的一个场景。每一篇paper或数据会被分配一个Handle码作为它的“身份证”。但是,目前大家通过这个“身份证”查询对应信息的方式却很原始,访问某个Handle根节点的查询入口(例如www.doi.org,www.chinadoi.cn,www.handle.net,等等),输入Handle标识,就可以获得查询结果;或者直接在根节点提供的一个URL后串接Handle标识。例如,http://dx.doi.org/10.3866/PKU.WHXB201112303,或者http://dx.chinadoi.cn/10.3866/PKU.WHXB201112303,这个Handle标识查询结果就是另一个URL是:

http://www.whxb.pku.edu.cn/EN/10.3866/PKU.WHXB201112303。

在这个场景中,www.doi.org或者dx.doi.org的入口地址是DOI提供的,Handle码是DOI分配的。

如果是这样的应用形式,似乎我自己编一套码,自己搭建一个查询服务入口,所有人查这一套码的信息,都到我的入口来查即可。只要大家认可我的这套码就行。

正如上面的Handle应用,表现出来的呈现方式也就是访问某个网站(这个网站还不需要唯一,很多入口都可以),输入Handle标识,查询结果。在这样的应用模式下,国内和国际需要互通吗?怎么互通?

基于这样的分析,当前我国构建一套自主的工业互联网标识解析体系远比选择一套国际标识体系标准更重要。这套自主的标识体系一旦成功应用到工业场景的各方面,全面支撑工业互联网跨行业、跨领域、跨平台的互联互通后,反而能实现我们的价值输出,影响其他工业互联网的应用。在这样的自主标识体系建设过程中,我们不需要过多考虑国际互通的问题,只需要实现好与其他国际标识体系的兼容。当我们的工业互联网内容足够丰富时,其他标识体系就应该考虑如何和我们兼容互通,从我们的工业互联网中获益了。

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