基于ONS和EPCIS的企业物联网中间件技术研究与设计
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Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｗｏｒｌｄ・网络天地
基于ＯＮＳ和ＥＰＣＩＳ的企业物联网中间件技术研究与设计
本文分析了ＯＮＳ和ＥＰＣＩＳ的
特性，对其层次构架和运行原理
进行了解析。进而对物联网系统
中间件进行了整体设计，ＥＰＣＩＳ服
务设计、ＥＰＣＩＳ子模块的设计，以
查询控制接口的功能实现为例进
行了阐述，最后探讨了ＯＮＳ的核
心算法。
【关键词】物联网ＯＮＳ ＥＰＣＩＳ设计软件开发
１概述
物联网系统（ＥＰＣ）是产品电子代码的简
称，物联网系统主要由六个基本的子系统组成，
即编码标准、标签、识读器、应用层事件中间件、
ＯＮＳ（对象名解析服务）和ＥＰＣＩＳ（物联网信
息服务），其中，ＯＮＳ在物联网中的作用是
给物联网中间件指明产品信息的存储服务器，
其实质是为物联网中间件和物联网信息服务之
间提供交互桥梁，同时借助ＤＮＳ，让物联网
能够以现有的因特网拓展到其他网络领域。而
ＥＰＣＩＳ的主要作用是实现ＥＰＣ中数据的共享。
通过ＥＰＣＩＳ提供的模块化可扩展数据接口，
能实现商品流程步骤之间的关联，实现对商品
状态的实时追踪。因此ＯＮＳ和ＥＰＣＩＳ是物联
网中非常重要的环节，其中，安全性和准确性
是关键问题。
２ ０ＮＳ与ＥＰＣ Ｉ ｓ特性分析
２．１ ＯＮＳ特性分析
从服务类型上看，ＯＮＳ服务主要分为两
大类：静态ＯＮＳ服务和动态ＯＮＳ服务。前 者通过对商品电子产品码的查询来获取其静态 的信息。而后者则侧重于对商品在供应链中流 转信息的查询。从原理上看，ＯＮＳ实现了一 个ＥＰＣ到多个ＵＲＩ的映射，其运行模式类似 于ＤＮＳ，因此决定了ＯＮＳ的系统结构也是分 布式的，包含了根ＯＮＳ、ＯＮＳ服务器、本地 ＯＮＳ和本地ＯＮＳ缓存与映射。从功能上看， 所有的ＯＮＳ查询都要通过根ＯＮＳ来完成， ＯＮＳ的主要作用则是回应本地查询并返回 ＵＲＩ。设计ＯＮＳ缓存的目的则是减少查询次数， 把常用ＵＲＩ放入缓存之中，较少对外操作次数， 减小ＯＮＳ服务器负担。整个ＯＮＳ系统主要处 理电子产品码和与之对应的ＥＰＣＩＳ信息服务 器ＰＭＬ地址的映射管理和查询，其物理模型 类似于ＤＮＳ构架，因此可以参照ＤＮＳ构架来 文／朱哲夫赵浩翔 实现ＯＮＳ服务。 ２．２ ＥＰＣＩＳ特性分析 从物联网网络层次体系上看，ＥＰＣＩＳ处 于核心地位，在整个的体系结构中也位于上层 位置，并在结构体系中高于其他中间件。在 ＥＰＣＩＳ中主要定义的事件类型有４类：对象事 件、聚合事件、统计事件和交易事件，这４类 事件涵盖了物联网工作中主要的事件类型。从 ＥＰＣＩＳ的功能上看，关键性作用是定义物联网 中的各类服务，最主要的服务类型是捕获服务 （针对底层ＡＬＥ事件）和查询服务（包含查 询订阅服务、核心查询服务、查询控制服务）。 从系统结构的角度看，ＥＰＣＩＳ也是一种分层结 构，在结构体系的底层定义所需要的相应数据 格式，在上层完成对各类服务接口的绑定和实 现。ＥＰＣＩＳ的目标则是结合ＯＮＳ组件，实现 相关数据在内部和跨企业的共享 因此企业 问信息交互中间件的开发就必然要结合ＥＰＣＩＳ 服务和ＯＮＳ服务。这也是本文要重点探讨的 内容。 ３ ＥＰＣｌｓ－Ｔ－模块的设计 实现ＥＰＣＩＳ中功能实现主要由各类接口 和模块的组合所控制，主要涉及到的模块包括 数据捕获和数据查询（含查询回调、数据查询 和查询控制），现分别设计如下： ３．１捕获数据模块 该模块中的业务流程可概括性的描述为 从数据发送端（ＡＬＥ）到ＥＰＣＩＳ服务器，再 由ＥＰＣＩＳ服务器对接收到的文档进行解析从 而获得数据信息，在完成给定的校验过程后存 库。ＪＭＳ和ＭＤＢ所依据的规范相同，具有良 好的整合性，而且各自对后续可能的服务整合 能提供完美支持。 ３．２查询模块 查询模块包含了标准查询接口、查询控 制接口和查询回调接口三类。第一类标准查询 接口可广泛应用，具有良好的通用性，而后 两类接口则是要针对客户端和服务器的特点 进行定制。必须定义一类控制结果集数量的 Ｅｘｃｅｐｔｉｏｎ，以某个给定的数值来控制查询结果 集，当超出这个临界阈值时就提示缩小查询范 围以保证查询结果的正确性。 ４ ＯＮＳ核心算法探讨 由于ＯＮＳ是基于ＤＮＳ和互联网，其作用 主要是完成ＥＰＣ到多个ＵＲＩ之间的映射关系。 与之对应的，电子产品码的编码技术则是遵循 ＳＧＴＩＮ格式，其原理类似于ＤＮＳ域名分配。 因此ＯＮＳ的核心算法也可以参照ＤＮＳ的解析 方式来设计。本文中拟设计基于椭圆曲线的加 密方式，步骤如下： （ｉ）客户端应用程序向ＯＮＳ发送包含 客户端应用程序ＩＤ号的查询请求。 （２）ＯＮＳ根据接收到的ＩＤ号，选取 一个椭圆曲线ｖ ＝ｘ ＋ａｘ＋ｂ，该曲线的特征由 ０ＮＳ和客户端共同遵守，该椭圆曲线为有限 域ＧＦ（ｐ）上的一条椭圆曲线，由参数（ａ，ｂ，Ｐ） 所决定。 （３）ＯＮＳ在闭区间（１，Ｐ．１】上产生一个 随机整数Ｘ，按公式Ｘ＝ｘｇ进行转换，并将其 传回给客户端。 （４）将ＯＮＳ接收到的ＩＤ号和ＥＰＣ编码 重组，可按字符串直接连接的方式，得到一组 新的编码，并将其映射于椭圆曲线上，获得某 个对应的坐标Ｍ。 （５）在客户端也产生２个在闭区间［１，Ｐ－１］ 内的随机数ｙｇ和Ｐ ｙｘ，并发回给ＯＮＳ。 （６）按如下方式对ＯＮＳ接收到的信息 进行解码：（Ｐ＋ｙＸ）一ｘｙｇ ＋ｙｘｇ＿Ｐ，借此定位Ｍ， 从而获得客户端和ＯＮＳ之间的对应关系，完 成验证。 （７）ＯＮＳ将查询结果以及ＩＤ号返回给 客户端，客户端通过比对两次接收的ＩＤ号是 否相同来判定是否是自己所发送的查询请求， 否则抛弃该查询结果。 ５小结 物联网中间件的设计是物联网实现系统 间交互的关键环节。本文对ＯＮＳ和ＥＰＣＩＳ的 特性进行了分析，对中间件功能的实现也进行
了一些探讨。在后续研究中，应关注新的物联
网规范标准，因为这是设计物联网系统的基础，
进而在这些规范基础上对中间件进行调整和扩
充，从而提高物联网的运行效率。
参考文献
［１】聂晓．基于云计算的物联网安全研究［Ｊ］．
工矿自动化，２Ｏ１ ３，３９（４）：４７－５ ０．
［２］董晓荔．ＥＰＣ网络中的ＯＮＳ服务［Ｊ］．微电
子学与计算机，２ ００７（２）：１５ ０－１５５．
作者单位
南京信息工程大学信息与控制学院 江苏省南
京市２１ ００４４
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ电子技术与软件工程・３５
