就像我们寄信时需要写出收信人所在的国家、城市、街道、门牌,才能准确地寄到指定的地方一样,互联网资源在网络上必须有唯一标识它的名字——标识符,同时还得有相应寻找到该资源地址的一套机制,称为寻址机制或解析机制,对应的这种技术就是寻址技术。寻址技术能够使得互联网上的资源(站点)更容易记忆和传播。
互联网资源的寻址技术,是网络资源之间相互发现并实现相互通信的基础技术,是互联网的核心技术之一。发起通信的资源,依靠一定的寻找机制或解析机制找到通信接收方资源的过程就是寻址。解析过程需要依赖于各种不同的标识方法。每个资源在互联网中必须是唯一可标识的,这种标识称为资源标识符。资源标识符,是指用特定的方法对互联网资源本身进行描述,是对互联网资源的命名。
互联网技术与应用的不断发展,催生了多种不同的资源命名和解析技术。
1.DNS
DNS(domain name service,域名服务),创建了域名与IP地址之间相互对应的解析关系,域名通常用数字、字母等字符来表示,这种对应解析关系也叫“域名解析”。通过域名与IP地址的映射可以实现网络寻址,这种寻址服务技术在互联网中使用最广泛,DNS查询过程如图4.15所示。IP地址是一串长长的数字,记忆很不方便。域名的诞生,以一个简单形象的英文符号替代了枯燥抽象的IP地址,带来传统互联网的革命。例如,上海博物馆在注册了域名shanghaimuseum.net后,访问地址可以表示为www.shanghaimuseum.net,就不用记忆IP地址一串长长的数字了。每个域名只能有一个IP地址,也只能有一个所有者,DNS的域名解析可以让我们每次访问时,看到的都是唯一的一个网站。
图4.15 DNS查询过程
DNS域名由各级域名管理机构分配管理,并且只能由网络管理员创建和管理域名,之外任何人都没有这一权限。因此,这种集中管理模式非常适于管理域名。
2.X.500/LDAP
随着互联网的快速发展,为了能够加强对不断增长的各类网络资源的管理,需要一种通用的网络资源命名系统。但是,DNS自身的特点限制了它在这方面的应用,不适合用作资源命名系统。
为此,OSI和ITU共同制定了一种新的协议X.500和LDAP(lightweight directory access protocol)用于提供互联网的目录服务,LDAP是X.500的简化版本。它们利用一系列协议定义了一种数据和信息模型,进行全球名字查询和搜索,主要目的是提供名址服务,包括提供电话号码和邮件地址。由于最初设计时考虑不够全面,X.500和LDAP实现过程遭遇了很多问题和困难。
3.URI/URN
URI(uniform resource identifier,统一资源标识符)、URN(uniform resource name,统一资源名)、URL(uniform resource locator,统一资源定位符)、URC(uniform resource citation,统一资源引用符)是系列化的统一资源标识与命名的组合概念,是一种统一的、可扩展的标识互联网资源的命名方法。
URI是结合URL和URN技术而提出的。URL技术有一个很大的缺点,当资源的存放地点发生变动时,URL必须做相应的改变。这样才出现了URN、URC、URI等新的资源表示方法,URN、URL都是作为URI的子集存在,如图4.16所示。URN确定了关于URI永久命名空间的注册机制,用于解决URI存在的一个大问题,就是无法为资源提供永久不变的名称的问题。在某些场合,URL、URN与URI是等价的。
URI/URN是很重要的互联网命名技术,能够被用来设计成多种空间标识命名及解析系统。
4.Handle System
在互联网中,由于缺乏统一管理,相同资源不断反复出现,不必要地反复占据存储空间,而且不利于人们有效使用这些数字资源。一种新的概念DOI(digital object identifier,数字对象唯一标识符)出现了,研究人员希望能够将本质相同但可能物理位置不同或表现形式不同的数字对象标识出来,以便对数字对象描述、管理和利用,能够构建开放式数字信息环境。其中全球应用最广、也是出现最早的DOI系统Handle System,对行业发展影响深远。(www.daowen.com)
Handle System是一个分布式互联网数字对象的命名与标识系统。Handle System中的Handle,就是指这些数字对象的标识。该系统的作用是给网上数字资源分配、管理Handle标识符,并提供解析服务。
图4.16 URI、URN、URL之间的关系
Handle System的设计目标主要有:
(1)每个Handle都是全球唯一的和永久的;
(2)一个Handle可以指向一个资源的多重应用实例,也可以指向一个资源的多重属性;
(3)任何地域的命名空间都可以通过注册加入Handle System中,变成全球性的命名空间,命名空间可以使用世界上的大部分字符,使Handle System具有很强的语言兼容性;
(4)系统能够实现分布式管理,每个Handle都可以定义其所有权,并调用自己的管理工作;
(5)系统可以采用灵活的分布式服务,避免将服务任务集中于一处,提高效率;
(6)安全的命名服务与高效的解析服务。
与以上其他寻址技术相比较,Handle System具有根本的不同,它的工作目标就是要真正实现命名系统的通用性,并且能够容纳巨大的互联网数字资源量。虽然URI/URN也是为了一样的目标,但Handle System站位更高、更远。Handle System本身的独立性,使它可以在任何情况下不依赖于URI/URN,并且可实现更多更全面的功能;另外,Handle也可以注册为一种URN命名空间。也就是说,可以将Handle作为一种类型的URN来使用,以丰富URI/URN的方案。
Handle System由“互联网之父”、图灵奖获得者、TCP/IP协议联合发明人罗伯特·卡恩(Robert Kahn)领导的CNRI(Corporation for National Research Initiatives,美国国家创新研究所)于1995年研发实现,并长期负责运行管理。该项目由DARPA(美国国防部高级研究计划署)资助,2005年才正式取消对商业机构使用的限制。在国际电信联盟(ITU)和CNRI的共同努力下,负责运营与管理全球Handle标准的组织DONA(Digital Object Numbering Authority)基金会于2014年在瑞士日内瓦正式成立,中国也成为创始成员之一。Handle标准开始作为互联网发展的关键性基础设施,交由多个国家共同管理,并在世界多个国家部署根服务器,各国家成立MPA(multi-primary administrator,多主根服务器管理机构),拥有对自己国家的Handle标准运营和服务的自治权,DONA提供整体管理、维护,并促进多个MPA间的协作。DONA的组织架构如图4.17所示。
图4.17 DONA组织架构
之后,Handle标准在中国的应用开始得到官方大力支持,成为或将要成为“国家物联网标识管理公共服务平台”“食品质量安全信息追溯体系”“医药行业全程信息共享示范系统”“工业4.0信息服务平台”“现代服务业共性关键技术支撑体系”“食品全程透明供应链”等应用的主要技术支撑。未来在物流领域、互联网金融领域、汽车制造业领域、车联网乃至智慧城市等领域都有可能得到应用。
网络在不断发展,技术在不断进步。比如物联网,到底什么样的寻址技术会成为其主流选择,让我们拭目以待。
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