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Creación y aprovisionamiento de dispositivos IoT Edge a escala en Windows mediante certificados X.509

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Se aplica a: icono IoT Edge 1.1

Importante

IoT Edge 1.1: la fecha de finalización del soporte técnico fue el 13 de diciembre de 2022. Consulte la página del ciclo de vida de productos de Microsoft para obtener información sobre cómo se admite este producto, servicio, tecnología o API. Para más información sobre cómo actualizar a la versión más reciente de IoT Edge, consulte Actualización de IoT Edge.

En este artículo se proporcionan instrucciones completas para el aprovisionamiento automático de uno o varios dispositivos Windows IoT Edge con certificados X.509. Puede aprovisionar automáticamente los dispositivos Azure IoT Edge con Azure IoT Hub Device Provisioning Service (DPS). Si no está familiarizado con el proceso de aprovisionamiento automático, revise la información general sobre el aprovisionamiento antes de continuar.

Nota:

Azure IoT Edge con contenedores Windows no se admitirá a partir de la versión 1.2 de Azure IoT Edge.

Considere la posibilidad de usar el nuevo método para ejecutar IoT Edge en dispositivos Windows, Azure IoT Edge para Linux en Windows.

Si desea usar Azure IoT Edge para Linux en Windows, puede seguir los pasos de la guía de procedimientos equivalente.

Las tareas son las siguientes:

  1. Generar certificados y claves.
  2. Crear una inscripción individual para un dispositivo o una inscripción de grupo para un conjunto de dispositivos.
  3. Instalar el entorno de ejecución de IoT Edge y registrar el dispositivo con IoT Hub.

El uso de certificados X.509 como un mecanismo de atestación es una manera excelente para escalar la producción y simplificar el aprovisionamiento de dispositivos. Normalmente, los certificados X.509 están organizados en una cadena de certificados de confianza. Comenzando por un certificado raíz de confianza o autofirmado, cada certificado de la cadena firma al certificado inmediatamente inferior. Este patrón crea una cadena delegada de confianza desde el certificado raíz mediante todos los certificados intermedios hasta el certificado de dispositivo de nivel inferior instalado en un dispositivo.

Requisitos previos

Recursos en la nube

  • Un centro de IoT activo.
  • Una instancia de IoT Hub Device Provisioning Service en Azure que esté vinculada a IoT Hub.

Requisitos del dispositivo

Un dispositivo Windows físico o virtual para que sea el dispositivo IoT Edge.

Generación de los certificados de identidad del dispositivo

El certificado de identidad del dispositivo es un certificado de dispositivo de nivel inferior que se conecta mediante una cadena de certificados de confianza con el certificado de la entidad de certificación X.509 (CA) superior. El nombre común (CN) del certificado de identidad del dispositivo debe estar establecido en el id. de dispositivo que quiere que tenga el dispositivo en el centro de IoT.

Los certificados de identidad del dispositivo solo se usan para aprovisionar al dispositivo IoT Edge y autenticarlo con Azure IoT Hub. No son certificados de firma, a diferencia de los certificados de CA que el dispositivo IoT Edge presenta a los módulos o los dispositivos de nivel inferior para la comprobación. Para obtener más información, consulte los detalles de uso de los certificados de Azure IoT Edge.

Después de crear el certificado de identidad del dispositivo, debe tener dos archivos: un archivo. cer o. pem que contiene la parte pública del certificado y un archivo. cer o. pem con la clave privada del certificado. Si planea usar una inscripción de grupo en DPS, también necesitará la parte pública de un certificado de CA raíz o intermedio en la misma cadena de certificados de confianza.

Necesita los siguientes archivos para configurar el aprovisionamiento automático con X.509:

  • El certificado de identidad del dispositivo y su certificado de clave privada. El certificado de identidad de dispositivo se carga en DPS si crea una inscripción individual. La clave privada se pasa al entorno de ejecución de Azure IoT Edge.
  • Una cadena de certificados completa, que debe contener al menos la identidad del dispositivo y los certificados intermedios. La cadena de certificados completa se pasa al entorno de ejecución de Azure IoT Edge.
  • Un certificado intermedio o raíz de entidad de certificación de la cadena de certificados de confianza. Este certificado se carga en DPS si crea una inscripción de grupo.

Nota:

Actualmente, una limitación en libiothsm impide el uso de certificados que expiran el 1 de enero de 2038 o en una fecha posterior.

Uso de certificados de prueba (opcional)

Si no tiene una entidad de certificación disponible para crear nuevos certificados de identidad y quiere probar este escenario, el repositorio de Git de Azure IoT Edge contiene scripts que puede usar para generar certificados de prueba. Estos certificados están diseñados solo para pruebas de desarrollo y no deben usarse en producción.

Para crear certificados de prueba, siga los pasos descritos en Creación de certificados de demostración para probar las características de dispositivo IoT Edge. Complete las dos secciones necesarias para configurar los scripts de generación de certificados y crear un certificado de CA raíz. A continuación, siga los pasos para crear un certificado de identidad del dispositivo. Cuando haya terminado, debe tener la cadena de certificados y el par de claves siguientes:

  • <WRKDIR>\certs\iot-edge-device-identity-<name>-full-chain.cert.pem
  • <WRKDIR>\private\iot-edge-device-identity-<name>.key.pem

Necesita ambos certificados en el dispositivo IoT Edge. Si va a usar la inscripción individual en DPS, deberá cargar el archivo. cert.pem. Si va a usar la inscripción de grupos en DPS, también necesitará un certificado de CA raíz o intermedio en la misma cadena de certificados de confianza que se va a cargar. Si usa certificados de demostración, use el certificado <WRKDIR>\certs\azure-iot-test-only.root.ca.cert.pem para la inscripción de grupos.

Crear una inscripción de DPS

Use las claves y los certificados generados para crear una inscripción en DPS para uno o varios dispositivos IoT Edge.

Si desea aprovisionar un único dispositivo IoT Edge, cree una inscripción individual. Si necesita aprovisionar varios dispositivos, siga los pasos para crear una inscripción de grupo de DPS.

Al crear una inscripción en DPS, tiene la oportunidad de declarar un Estado inicial de dispositivo gemelo. En el dispositivo gemelo, puede establecer etiquetas para agrupar dispositivos por cualquier métrica que necesite en su solución, como la región, el entorno, la ubicación o el tipo de dispositivo. Estas etiquetas se usan para crear implementaciones automáticas.

Para más información sobre las inscripciones en Device Provisioning Service, vea Administración de inscripciones de dispositivos.

Creación de una inscripción individual de DPS

Las inscripciones individuales usan la parte pública del certificado de identidad de un dispositivo y la asocian con el certificado del dispositivo.

Sugerencia

Los pasos de este artículo son para Azure Portal, pero también puede crear inscripciones individuales mediante la CLI de Azure. Para más información, consulte az iot dps enrollment. Como parte del comando de la CLI, use la marca edge-enabled para especificar que la inscripción es para un dispositivo de IoT Edge.

  1. En Azure Portal, vaya a la instancia de IoT Hub Device Provisioning Service.

  2. En Configuración, seleccione Administrar inscripciones.

  3. Seleccione Add individual enrollment (Agregar inscripción individual) y, a continuación, complete los pasos siguientes para configurar la inscripción:

    • Mecanismo: Seleccione X.509.

    • Certificado principal .pem o .cer archivo: cargue el archivo público desde el certificado de identidad del dispositivo. Si usó los scripts para generar un certificado de prueba, elija el siguiente archivo:

      <WRKDIR>\certs\iot-edge-device-identity-<name>.cert.pem

    • Id. de dispositivo IoT Hub: Si lo desea, proporcione un identificador para el dispositivo. Puede usar identificadores de dispositivo para dirigirse a un dispositivo individual para la implementación del módulo. Si no especifica un id. de dispositivo, se usa el nombre común (CN) en el certificado X. 509.

    • Dispositivo IoT Edge: seleccione True para declarar que la inscripción es para un dispositivo IoT Edge.

    • Seleccione los centros de IoT a los que se puede asignar este dispositivo: elija la instancia de IoT Hub vinculada a la que quiere conectar el dispositivo. Puede elegir varios centros y el dispositivo se asignará a uno de ellos según la directiva de asignación seleccionada.

    • Estado inicial de dispositivo gemelo: agregue un valor de etiqueta para que se agregue al dispositivo gemelo, si lo desea. Puede usar etiquetas para los grupos de dispositivos de destino de la implementación automática. Por ejemplo:

      {
    "tags": {
       "environment": "test"
    },
    "properties": {
       "desired": {}
    }
}

  4. Seleccione Guardar.

En Administrar inscripciones, puede ver el Id. de registro de la inscripción que acaba de crear. Anótelo, ya que puede usarlo para aprovisionar el dispositivo.

Ahora que existe una inscripción para este dispositivo, el entorno de ejecución de Azure IoT Edge puede aprovisionar automáticamente el dispositivo durante la instalación.

Instalación de IoT Edge

En esta sección, preparará la VM o el dispositivo físico Windows para IoT Edge. A continuación, instalará IoT Edge.

Azure IoT Edge utiliza un runtime de contenedor compatible con OCI. Moby, un motor basado en Moby, se incluye en el script de instalación, lo que significa que no hay ningún paso adicional para instalar el motor.

Para instalar el entorno de ejecución de IoT Edge:

  1. Ejecute PowerShell como administrador.

    Use una sesión de AMD64 de PowerShell, no PowerShell (x86). Si no está seguro del tipo de sesión que usa, ejecute el comando siguiente:

    (Get-Process -Id $PID).StartInfo.EnvironmentVariables["PROCESSOR_ARCHITECTURE"]

  2. Ejecute el comando Deploy-IoTEdge, que realiza las tareas siguientes:

    • Comprueba que la máquina Windows se encuentra en una versión compatible.
    • Activa la característica de los contenedores.
    • Descarga el motor de Moby y el entorno de ejecución de IoT Edge.
    . {Invoke-WebRequest -useb https://aka.ms/iotedge-win} | Invoke-Expression; `
Deploy-IoTEdge

  3. Si se le solicita, reinicie el dispositivo.

Al instalar IoT Edge en un dispositivo, puede usar parámetros adicionales para modificar el proceso, entre los que se incluyen los siguientes:

  • Dirigir el tráfico para que pase por un servidor proxy
  • Haga que el instalador apunte a un directorio local, en el caso de una instalación sin conexión.

Para más información sobre estos parámetros adicionales, consulte Scripts de PowerShell para IoT Edge con contenedores Windows.

Aprovisionamiento del dispositivo con su identidad de nube

Una vez que el entorno de ejecución esté instalado en el dispositivo, configure el dispositivo con la información que usa para conectarse a Device Provisioning Service y a IoT Hub.

Tenga lista la siguiente información:

  • El valor de Ámbito de id. del DPS. Puede recuperar este valor de la página Información general de la instancia de DPS en Azure Portal.
  • El archivo de cadena de certificados de identidad del dispositivo en el dispositivo.
  • El archivo de clave de identidad del dispositivo en el dispositivo.

  1. Abra una ventana de Azure PowerShell en modo de administrador. Asegúrese de usar una sesión de AMD64 de PowerShell para instalar IoT Edge, no PowerShell (x86).

  2. El comando Initialize-IoTEdge configura el entorno de ejecución de Azure IoT Edge en el equipo. De forma predeterminada, el comando realiza el aprovisionamiento manual con contenedores de Windows, a menos que se use la marca -DpsX509 para utilizar el aprovisionamiento automático con la autenticación de certificados X.509.

    Reemplace los valores de marcador de posición de scope_id, identity cert chain path y identity key path por los valores adecuados de la instancia de DPS y las rutas de acceso de archivo en el dispositivo.

    Agregue el parámetro -RegistrationId paste_registration_id_here si quiere establecer el identificador de dispositivo con un valor que no sea el nombre CN del certificado de identidad.

    . {Invoke-WebRequest -useb https://aka.ms/iotedge-win} | Invoke-Expression; `
Initialize-IoTEdge -DpsX509 -ScopeId paste_scope_id_here -X509IdentityCertificate paste_identity_cert_chain_path_here -X509IdentityPrivateKey paste_identity_key_path_here

    Sugerencia

    El archivo de configuración almacena la información de certificado y clave como identificadores URI de archivo. Sin embargo, el comando Initialize-IoTEdge controla este paso de formato automáticamente. Por ello, puede proporcionar la ruta de acceso absoluta a los archivos de clave y certificado del dispositivo.

Comprobación de instalación correcta

Si el entorno de ejecución se inició correctamente, puede ir a IoT Hub y empezar a implementar módulos de IoT Edge en el dispositivo.

Puede comprobar que la inscripción individual que ha creado en Device Provisioning Service se ha usado. En Azure Portal, vaya a la instancia de Device Provisioning Service. Abra los detalles de la inscripción para la inscripción individual que ha creado. Tenga en cuenta que el estado de la inscripción está asignado y se muestra el id. de dispositivo.

Use los siguientes comandos en el dispositivo para comprobar que la instancia de IoT Edge se haya instalado e iniciado correctamente.

Compruebe el estado del servicio IoT Edge.

Get-Service iotedge

Examine los registros del servicio.

. {Invoke-WebRequest -useb aka.ms/iotedge-win} | Invoke-Expression; Get-IoTEdgeLog

Enumere los módulos en ejecución.

iotedge list

Pasos siguientes

El proceso de inscripción en Device Provisioning Service permite establecer el id. de dispositivo y las etiquetas del dispositivo gemelo al mismo tiempo que se aprovisiona el nuevo dispositivo. Puede usar esos valores para dirigirse a dispositivos individuales o grupos de dispositivos con la administración automática de dispositivos. Aprenda a implementar y supervisar los módulos de IoT Edge a escala mediante Azure Portal o la CLI de Azure.