《工业互联网标识解析：建设与应用》项目2 标识编码与存储

项目2标识编码与存储国家高端专业智库产业创新发展平台目录标识编码01标识载体02标识载体产业链分析03面向工业互联网的标识载体技术典型应用0401任务2.1标识编码标识编码基于识别目标、应用场景、技术特点等不同，标识可以分成对象标识、通信标识和应用标识三类：物联网对象标识：用于识别物联网中被感知的物理或逻辑对象物联网通信标识：用于识别物联网中具备通信能力的网络节点物联网应用标识：用于对物联网中的业务应用进行识别41.DIDDID是一种新型的标识符，最早在2015年互联网身份论坛（InternetIdentityWorkshop，IIW）中出现，具有自主可控、永久存在、加密可解析等特征，可用于数字身份、数字资产管理、政务等多个场景。51.DIDDID通常与加密材料（如公钥）和服务端点相关联，以建立安全的通信信道。DID对于任何受益于自管理、加密可验证的标识符（如个人标识符、组织标识符和物联网场景标识符）的应用程序都很有用。例如，当前W3C可验证凭据的商业部署大量使用DID来标识人员、组织和事物，并实现许多安全和隐私保护保证。W3C的DID标准下的DID系统主要包括以下层次要素：①基础层，为DID规范（包括DID标识符和DID文档）；②应用层，为可验证声明（VerifiableClaims，VC）。6DID方案认证流程1.DIDVAA方案是由中国信通院自主开发的一套标识生成方案，其目的是利用智能合约实现标识的分配、生成过程，同时借助去中心化的分布式账本或区块链技术储存数据，以保障信息的公开透明、可追溯性。VAA方案基于“星火·链网”区块链新型基础设施，提供了一种新的标识分配思路，与传统标识不同的是，VAA方案融合了集互联网域名、工业互联网标识等不同的编码结构与编码方案，将复杂的编码注册、分配等过程通过智能合约统一实现并服务于大众。VAA方案72.GS1GS1（GlobalStandard1）是由国际物品编码协会建立的一种标识体系。GS1由三大体系构成，包括编码体系、载体体系、数据交换体系，可以对物品供应链全生命周期的各类数据信息进行标识。这套标识代码也用于电子数据交换（EDI）、可扩展置标语言（XML）电子报文、全球数据同步（GDSN）和GS1网络系统。通过统一的GS1标识编码，企业之间可以有效地实现供应链信息共享和交换，实现高效率、低成本的物流仓储管理和产品追溯。全球贸易项目代码（GTIN）是GS1编码体系中应用最广泛的标识代码，GS1代码大致由指示符+厂商识别代码+商品项目代码+校验码等部分构成，为了应对互联网化的发展，GS1提出超级链接的方案，采用域名+厂商识别代码+应用标识符的结构提供线上解析服务。83.HandleHandle系统是一套由国际数字对象编码规范机构（DigitalObjectNumberingAuthority，DONA）基金会组织运行和管理的全球分布式管理系统。Handle系统是数字对象架构（DigitalObjectArchitecture，DOA）的主要实现形式，采用分段管理和解析机制，实现对象的注册、解析与管理。Handle系统采用两段式命名机制，结构为权威域（NamingAuthority）/本地域（LocalName），权威域和本地域命名之间用“/”分隔。具体表示为：<Handle>=<NamingAuthority>"/"<LocalName>权威域下可管辖若干子权威域，自左向右用“.”隔开。具体表示为：<NamingAuthority>=*(<NamingAuthority>".")<NAsegment>94.OID对象标识符（ObjectIdentifier，OID）是由ISO/IEC、ITU共同提出的标识机制，用于对任何类型的对象、概念或事物进行全球统一命名，一旦命名，该名称终生有效。因此OID具有“唯一标识”和“注册”两个特性。OID制定的初衷是要实现开放系统互联（OpenSystemInterconnection，OSI）中对象的唯一标识。105.Ecode物品统一编码（EntityCode，Ecode）是中国物品编码中心提出的用于标识物联网标识体系中任意物品的统一的、兼容的编码方案。该方案规范了Ecode标识的编码数据结构与分配原则。Ecode标识的编码数据结构由版本、编码体系标识和主体代码三个部分组成。不同的版本决定了编码体系标识和主体代码的长度不同。116.CID通信标识符（CommunicationIdentifier，CID）是一套面向公众用户的物联网标识命名管理系统，提供了CID标识的分配、管理、存储和查询等服务。CID标识的标码结构由兼容域、类型域、信息域三个部分组成。其中兼容域和类型域为可选字段，信息域为必选字段。1202任务2.2标识载体标识载体标识载体，就是指承载标识编码资源的标签。根据标识载体是否能够主动与标识数据读写设备、标识解析服务节点、标识数据应用平台等发生通信交互。标识载体可分为主动标识载体和被动标识载体两类。14标识载体主动标识载体，一般是指可以嵌入在工业设备的内部，承载工业互联网标识编码及其必要的安全证书、算法和密钥，具备联网通信功能，能够主动向标识解析服务节点或标识数据应用平台等发起连接，而无须借助标识读写设备来触发。15标识载体被动标识载体，一般是附着在工业设备或者产品的表面以方便读卡器读取。在工业互联网中，被动标识载体一般只承载工业互联网标识编码，而远程网络连接能力缺乏（某些被动标识载体，如RFID、NFC，只具备短距离网络连接能力），需要依赖标识读写器才能向标识解析服务器发起标识解析请求。常见的被动标识载体有一维条形码、二维条形码、RFID、NFC等。162.2.1 被动标识载体1.一维条形码一维条形码，只在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何信息，由黑白相间的条纹组成的图案，黑色部分称为“条”，白色部分称为“空”，“条”和“空”代表二进制的1和0，对其进行编码，从而可以组合不同粗细间隔的黑白图案，可以代表数字、字符和符号信息，反映某种信息。一维条形码广泛应用在商业零售、仓储、邮电、运输等许多领域。一维条码技术是实现销售终端系统、EDI、电子商务和供应链管理的技术基础，是实现物流管理现代化、提高企业管理水平和竞争能力的重要手段。182.二维条形码二维条形码，是在一维条形码技术的基础上衍生而来的，在水平和垂直方向的二维空间存储信息的条形码，既记录横向信息也记录纵向信息，也是按照“0”和“1”的比特流原理进行设计。二维条形码技术已广泛应用在国防、公共安全、交通运输、医疗保健、工业、商业等领域，目前在支付领域应用最多。193.射频识别（RFID）RFID，是一种非接触式的自动识别技术，可通过无线电讯号识别特定目标对象并读写相关数据，而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触，适用于各种恶劣环境。RFID技术是条形码技术的进一步延拓，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。目前广泛应用于多个领域，典型的应用包括仓库物流、防伪识别、智能交通、身份识别、食品安全溯源等。204.近场通信（NFC）NFC又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输（在10cm内）交换数据，主要用于手持设备的短距离数据通信。它由RFID演变而来，并向下兼容RFID。NFC与RFID看似相似，但其实有很多区别，因为RFID本质上属于识别技术，而NFC属于通信技术。212.2.2 主动标识载体主动标识载体在移动场景下，移动终端可承载主动标识编码。工业互联网标识编码及其相关信息（如证书、密钥、算法等）可以保存在移动终端的部件中。以下三种移动终端部件可作为工业互联网主动标识载体：UICC移动通信模组MCU芯片23主动标识载体在固定场景下，固定终端可承载主动标识编码。工业互联网标识编码及其相关信息（如证书、密钥、算法等）可以保存在固定终端的部件中。以下两种固定终端部件可作为工业互联网主动标识载体：通信模组MCU芯片241.通用集成电路卡通用集成电路卡（UniversalIntegratedCircuitCard，UICC）是在全球移动通信系统中使用的智能卡，主要用于存储用户信息、鉴权密钥、短消息、付费方式等信息，还可以包括多种逻辑应用，如用户标识模块（SIM）、通用用户标识模块（USIM）、IP多媒体业务标识模块（ISIM），以及其他如电子签名认证、电子钱包等非电信应用模块。UICC中的逻辑应用可以单独存在，也可以多个同时存在。不同移动用户终端可以根据无线接入网络的类型，来选择使用相应的逻辑模块。252.芯片芯片又称集成电路、微电路、微芯片。芯片是终端的中央处理器，负责整个终端的正常运行。呈现在大众面前的芯片经过了一系列复杂的工艺过程。首先采集应用需求，将具体需求用实际电路实现，然后通过超高速集成电路硬件描述语言（VHDL）等硬件描述语言在现场可编程门阵列（FPGA）这样的可编程器件上进行仿真和模拟。最后，通过前端设计和后端综合等一系列步骤设计出能够用于生产芯片的掩模，芯片封装厂通过掩模在直径为12in左右的大硅片上雕刻出成百上千颗最终的芯片。一颗芯片就是一个集成了多种电子元器件的小硅片，应用范围涵盖了生产和生活中几乎所有的消费电子。263.模组模组是连接感知层和网络层的关键环节，属于底层硬件，具备不可替代性，无线通信模块与终端存在一一对应关系。无线模组按功能分为“通信模组”与“定位模组”。相对而言，通信模组的应用范围更广，因为并不是所有的终端均需要有定位功能。274.终端工业互联网终端，是工业互联网中连接感知延伸层和网络层，实现数据采集（或汇聚）及向电信网络发送数据的设备，担负着数据采集、预处理、加密、控制和数据传输等多种功能。从通信技术的角度，终端是网络的端节点，是消息传递的末端。从行业应用的角度，终端提供行业所需的功能，因此形态和功能差异很大。工业互联网终端架构包括主控模块、电信网接入模块、数据采集与控制模块、数据汇聚模块、电源模块、外设接口模块等。285.标识载体技术演进趋势主动标识载体与运营商的公共网络能力相结合，网络覆盖范围大、具有加密、身份认证等安全能力，除了承载标识，还能承载与标识相关的应用，标识载体能够主动发起与标识相关的服务，更加具有自动化和智能化。主动标识载体是新型的工业互联网标识载体，在当前阶段尚未有商用产品。随着通信技术设施和工业产业的发展，具有广域网络覆盖、良好安全能力以及具有智能化基础的主动标识载体将是发展方向。2903任务2.3

标识载体产业生态及发展现状2.3.1产业链分析1.二维条形码产业链分析二维条形码的产业链主要涉及码制技术、编码、通信硬件、码生成和打印设备、读取和解析设备等领域。322.RFID产业链分析一条完整的RFID产业链主要包括标准的制定、芯片设计和制造、天线设计和制造、标签封装（把天线和芯片封装到一块）、读写设备开发与生产、中间件、应用软件、系统集成等。其中最关键的技术是芯片的设计与制造。333.NFC产业链分析NFC技术产业链主要包括内容提供商（为移动用户提供所需服务）、终端制造商（芯片厂商提供NFC芯片及相关接口附件）、设备制造商（提供专用的NFC手机支付读卡器）、电信运营商（提供移动网络，实现身份鉴定、空中充值以及手机搜索等功能）、应用机构（与移动运营商合作，共同商讨共赢的商业模式）。344.物联网卡产业链分析物联网卡产业链构成可分为三部分，最上游是运营商，中游是渠道商，下游是终端使用者。3504任务2.4

面向工业互联网的标识载体技术典型应用1.可信数据采集工业数据采集作为物理世界到数字世界的桥梁，是智能制造和工业互联网的基础。工业数据采集基本功能框架包括设备接入、协议转换、边缘数据处理、中心云四部分。371.可信数据采集工业数据采集的部分利益相关者382.数据融合工业互联网的核心之一是工业数据的价值发现，即通过对工业产品在生产、销售、维护等环节数据的全面感知、实时交换、快速处理，实现智能控制。然而，由于历史原因，企业内部、企业间“信息孤岛”问题普遍存在，造成了大量数据或者未被采集或采集到而未被有效利用，严重制约了传统工业企业向以工业互联为基础的智能制造转变的进程。393.统一身份认证在被智能设备包围的未来世界，统一身份认证方案可满足用户在不同的生活场景下的鉴权需求，应用范围辐射制造、教育、交通、医疗、社区、公共服务等业务场景。在日常生活动，进入不同的大楼需要不同的身份识别设备，这给人们的生活和社区的管理都带来了一定的不便。结合生物识别、联网设