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Creare ed effettuare il provisioning di dispositivi IoT Edge su larga scala con un TPM in Linux

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Si applica a: Icona Sì IoT Edge 1.1

Importante

La data di fine del supporto di IoT Edge 1.1 è stata il 13 dicembre 2022. Controlla il ciclo di vita dei prodotti Microsoft per ottenere informazioni sul modo in cui viene supportato questo prodotto, servizio, tecnologia o API. Per altre informazioni sull'aggiornamento alla versione più recente di IoT Edge, vedere Aggiornare IoT Edge.

Questo articolo fornisce istruzioni per il provisioning automatico di un dispositivo Azure IoT Edge per Linux usando un modulo TPM (Trusted Platform Module). È possibile effettuare automaticamente il provisioning di dispositivi IoT Edge con il servizio Device Provisioning in hub IoT di Azure. Se non si ha familiarità con il processo di provisioning automatico, vedere la panoramica sul provisioning prima di continuare.

Questo articolo illustra due metodologie. Selezionare la propria preferenza in base all'architettura della soluzione:

  • Provisioning automatico di un dispositivo Linux con hardware TPM fisico. Un esempio è Infineon OPTIGA™ TPM SLB 9670.
  • Eseguire il provisioning automatico di una macchina virtuale (VM) Linux con un TPM simulato in esecuzione in un computer di sviluppo Windows con Hyper-V abilitato. È consigliabile usare questa metodologia solo come scenario di test. Un TPM simulato non offre la stessa sicurezza di un TPM fisico.

Le istruzioni differiscono in base alla metodologia, quindi man mano che si procede assicurarsi di entrare nella scheda corretta.

Le attività sono le seguenti:

  1. Recuperare le informazioni di provisioning per il TPM.
  2. Creare una registrazione singola per il dispositivo in un'istanza del servizio Device Provisioning in hub IoT.
  3. Installare il runtime IoT Edge e connettere il dispositivo all'hub IoT.

Prerequisiti

Risorse cloud

  • Un hub IoT attivo
  • Un'istanza del servizio Device Provisioning in Hub IoT in Azure, collegata all'hub IoT

Requisiti dei dispositivi

Un dispositivo Linux fisico che fungerà da dispositivo IoT Edge.

Se si è un produttore di dispositivi, fare riferimento a indicazioni sull'integrazione di un TPM nel processo di produzione.

Nota

TPM 2.0 è necessario quando si usa l'attestazione TPM con il servizio Device Provisioning.

Quando si usa un TPM è possibile creare solo registrazioni del servizio Device Provisioning individuali, non di gruppo.

Configurare il dispositivo

Se si usa un dispositivo Linux fisico con un TPM non sono necessari altri passaggi per configurare il dispositivo.

È possibile continuare.

Recuperare le informazioni di provisioning per il TPM

In questa sezione viene creato uno strumento che è possibile usare per recuperare l'ID di registrazione e la chiave di verifica dell'autenticità per il TPM.

  1. Accedere al dispositivo e quindi seguire la procedura descritta in Configurare un ambiente di sviluppo Linux per installare e compilare Azure IoT SDK per dispositivi per C.

  2. Eseguire i comandi seguenti per compilare lo strumento SDK che recupera le informazioni sul provisioning dei dispositivi per il TPM.

    cd azure-iot-sdk-c/cmake
cmake -Duse_prov_client:BOOL=ON ..
cd provisioning_client/tools/tpm_device_provision
make
sudo ./tpm_device_provision

  3. La finestra di output visualizza l'ID registrazione del dispositivo e la chiave di verifica dell'autenticità. Copiare questi valori per usarli in un secondo momento, quando si creerà una registrazione singola per il dispositivo nel servizio Device Provisioning.

Dopo aver ottenuto l'ID di registrazione e la chiave di verifica dell'autenticità, si è pronti per continuare.

Suggerimento

Se non si vogliono usare gli strumenti software TPM2 per recuperare le informazioni, è necessario trovare un altro modo per ottenere le informazioni di provisioning. La chiave di verifica dell'autenticità, che è univoca per ogni chip TPM, deve essere richiesta al produttore del chip TPM. È possibile derivare un ID di registrazione univoco per il dispositivo TPM. Ad esempio, come illustrato in precedenza, è possibile creare un hash SHA-256 della chiave di verifica dell'autenticità.

Creare una registrazione del servizio Device Provisioning

Usare le informazioni di provisioning del TPM per creare una registrazione singola nel servizio Device Provisioning.

Quando si crea una registrazione nel servizio Device Provisioning, si ha la possibilità di dichiarare uno Stato iniziale dispositivo gemello. Nel dispositivo gemello è possibile impostare tag per raggruppare i dispositivi in base a una qualsiasi metrica usata nella propria soluzione, come l'area, l'ambiente, la località o il tipo di dispositivo. Questi tag vengono usati per creare distribuzioni automatiche.

Suggerimento

I passaggi descritti in questo articolo sono relativi al portale di Azure, ma è anche possibile creare registrazioni singole usando l'interfaccia della riga di comando di Azure. Per altre informazioni, vedere az iot dps enrollment. Come parte del comando dell'interfaccia della riga di comando, usare il flag edge-enabled per specificare che la registrazione è per un dispositivo IoT Edge.

  1. Nel portale di Azure passare all'istanza del servizio Device Provisioning in hub IoT.

  2. In le impostazioni selezionare Gestisci registrazioni.

  3. Selezionare Aggiungi registrazione singola e quindi completare la procedura seguente per configurare la registrazione:

    1. In Meccanismo selezionare TPM.

    2. Specificare la Chiave di verifica dell'autenticità e l'ID di registrazione copiati dalla VM o dal dispositivo fisico.

    3. Se si desidera, specificare un ID per il dispositivo. Se non si specifica un ID dispositivo, viene usato l'ID di registrazione.

    4. Selezionare Vero per dichiarare che la macchina virtuale o il dispositivo fisico è un dispositivo IoT Edge.

    5. Scegliere l'hub IoT collegato a cui si vuole connettere il dispositivo oppure selezionare Collega a nuovo hub IoT. È possibile scegliere più hub e il dispositivo verrà assegnato a uno di essi in base al criterio di assegnazione selezionato.

    6. Aggiungere un valore di tag allo Stato iniziale dispositivo gemello, se si desidera. È possibile usare tag per identificare come destinazione gruppi di dispositivi per la distribuzione di moduli. Per altre informazioni, vedere Distribuire moduli IoT Edge su larga scala.

    7. Seleziona Salva.

Ora che esiste una registrazione per questo dispositivo, il runtime IoT Edge può effettuare automaticamente il provisioning del dispositivo durante l'installazione.

Installare IoT Edge

In questa sezione si prepara la macchina virtuale Linux o il dispositivo fisico per IoT Edge. Quindi si installa IoT Edge.

Eseguire i comandi seguenti per aggiungere il repository di pacchetti, quindi aggiungere la chiave di firma del pacchetto Microsoft all'elenco di chiavi attendibili.

Importante

Il 30 giugno 2022, il sistema operativo Raspberry Pi OS Stretch è stato ritirato dall'elenco dei sistemi operativi supportati di livello 1. Per evitare potenziali vulnerabilità di sicurezza, aggiornare il sistema operativo host a Bullseye.

L'installazione può essere eseguita con pochi comandi. Aprire un terminale ed eseguire i comandi seguenti:

  • 20.04:

    wget https://packages.microsoft.com/config/ubuntu/20.04/packages-microsoft-prod.deb -O packages-microsoft-prod.deb
sudo dpkg -i packages-microsoft-prod.deb
rm packages-microsoft-prod.deb

  • 18.04:

    wget https://packages.microsoft.com/config/ubuntu/18.04/multiarch/packages-microsoft-prod.deb -O packages-microsoft-prod.deb
sudo dpkg -i packages-microsoft-prod.deb
rm packages-microsoft-prod.deb

Nota

I pacchetti software di Azure IoT Edge sono soggetti alle condizioni di licenza disponibili in ogni pacchetto (in usr/share/doc/{package-name} o nella directory LICENSE). Prima di usare un pacchetto, leggere le condizioni di licenza. L'installazione e l'uso di un pacchetto implicano l'accettazione di tali condizioni. Se non si accettano le condizioni di licenza, non usare il pacchetto.

Installare un motore di contenitore

Azure IoT Edge si basa su un runtime del contenitore compatibile con OCI. Per gli scenari di produzione è consigliabile usare il motore Moby. Il motore Moby è l'unico motore di contenitori ufficialmente supportato con IoT Edge. Le immagini del contenitore Docker CE/EE sono compatibili con il runtime di Moby.

Installare il motore Moby.

sudo apt-get update; \
  sudo apt-get install moby-engine

Dopo aver installato correttamente il motore Moby, configurarlo per l'uso local del driver di registrazione come meccanismo di registrazione. Per altre informazioni sulla configurazione della registrazione, vedere Elenco di controllo della distribuzione di produzione.

  • Creare o aprire il file di configurazione del daemon Docker in /etc/docker/daemon.json.

  • Impostare il driver di registrazione predefinito sul local driver di registrazione, come illustrato nell'esempio seguente.

       {
      "log-driver": "local"
   }

  • Riavviare il motore di contenitore per applicare le modifiche.

    sudo systemctl restart docker

    Suggerimento

    Se si verificano errori durante l'installazione del motore di contenitore Moby, verificare la compatibilità del kernel Linux con Moby. Alcuni produttori di dispositivi incorporati commercializzano immagini di dispositivo che contengono kernel Linux personalizzati senza le funzionalità necessarie per la compatibilità con il motore di contenitore. Eseguire il comando seguente, che usa lo script check-config fornito da Moby, per controllare la configurazione del kernel:

    curl -ssl https://raw.githubusercontent.com/moby/moby/master/contrib/check-config.sh -o check-config.sh
chmod +x check-config.sh
./check-config.sh

    Nell'output dello script controllare che tutti gli elementi in Generally Necessary e Network Drivers siano abilitati. Se mancano funzionalità, abilitarle ricompilando il kernel dall'origine e selezionando i moduli associati per l'inclusione nel file .config del kernel appropriato. Analogamente, se si usa un generatore di configurazione del kernel come defconfig o menuconfig, trovare e abilitare le rispettive funzionalità e ricompilare il kernel. Dopo aver distribuito il kernel appena modificato, eseguire nuovamente lo script check-config per verificare che tutte le funzionalità necessarie siano state abilitate correttamente.

Installare il runtime IoT Edge.

Il daemon di sicurezza di IoT Edge fornisce e gestisce gli standard di sicurezza nel dispositivo IoT Edge. Il daemon viene avviato a ogni avvio del dispositivo e ne esegue il bootstrap avviando la parte restante del runtime IoT Edge.

I passaggi descritti in questa sezione rappresentano il processo tipico per installare la versione più recente in un dispositivo con connessione Internet. Se è necessario installare una versione specifica, ad esempio una versione non definitiva, o se è necessario eseguire l'installazione offline, seguire i passaggi di Installazione offline o di una versione specifica riportati più avanti in questo articolo.

Installare IoT Edge versione 1.1.* insieme al pacchetto libiothsm-std :

sudo apt-get update; \
  sudo apt-get install iotedge

Nota

IoT Edge versione 1.1 è il ramo di supporto a lungo termine di IoT Edge. Se si esegue una versione precedente, è consigliabile installare o eseguire l'aggiornamento alla patch più recente perché le versioni precedenti non sono più supportate.

Effettuare il provisioning del dispositivo con la relativa identità cloud

Dopo aver installato il runtime nel dispositivo, configurarlo con le informazioni da usare per connettersi al servizio Device Provisioning e all'hub IoT.

  1. Recuperare l'Ambito ID del servizio Device Provisioning e l'ID registrazione del dispositivo raccolti in precedenza.

  2. Aprire il file di configurazione nel dispositivo IoT Edge.

    sudo nano /etc/iotedge/config.yaml

  3. Trovare la sezione relativa alla configurazione del provisioning del file. Rimuovere il commento dalle righe per il provisioning TPM e assicurarsi che tutte le altre righe di provisioning siano impostate come commento.

    La provisioning: riga non deve contenere spazi vuoti precedenti e gli elementi annidati devono essere rientrati in due spazi.

    # DPS TPM provisioning configuration
provisioning:
  source: "dps"
  global_endpoint: "https://global.azure-devices-provisioning.net"
  scope_id: "SCOPE_ID_HERE"
  attestation:
    method: "tpm"
    registration_id: "REGISTRATION_ID_HERE"

# always_reprovision_on_startup: true
# dynamic_reprovisioning: false

  4. Aggiornare i valori di scope_id e registration_id con le informazioni sul dispositivo e sul servizio Device Provisioning. Il valore scope_id è l'Ambito ID dalla pagina di panoramica dell'istanza del servizio Device Provisioning.

  5. Facoltativamente, usare le always_reprovision_on_startup righe o dynamic_reprovisioning per configurare il comportamento di reprovisioning del dispositivo. Se un dispositivo è impostato per eseguire nuovamente il provisioning all'avvio, tenterà sempre di eseguire il provisioning con dps e quindi eseguirà il fallback al backup di provisioning in caso di errore. Se un dispositivo è impostato per eseguire il reprovisioning in modo dinamico, IoT Edge (e tutti i moduli) riavvierà e eseguirà il provisioning se viene rilevato un evento di reprovisioning, ad esempio se il dispositivo viene spostato da un hub IoT a un altro. In particolare, IoT Edge verifica la presenza bad_credential o device_disabled gli errori dell'SDK per rilevare l'evento di reprovisioning. Per attivare questo evento manualmente, disabilitare il dispositivo in hub IoT. Per altre informazioni, vedere Concetti di reprovisioning di un dispositivo hub IoT.

  6. Salva e chiude il file .

Concedere l'accesso IoT Edge al TPM

Il runtime di IoT Edge deve accedere al TPM per effettuare automaticamente il provisioning del dispositivo.

È possibile concedere al TPM l'accesso al runtime di IoT Edge eseguendo l'override delle impostazioni di sistema in modo che il iotedge servizio disponga dei privilegi radice. Se non si vuole elevare i privilegi di servizio, è possibile usare la procedura seguente per concedere manualmente l'accesso al modulo TPM.

  1. Creare una nuova regola che consentirà al runtime IoT Edge di accedere a tpm0 e tpmrm0.

    sudo touch /etc/udev/rules.d/tpmaccess.rules

  2. Aprire il file delle regole.

    sudo nano /etc/udev/rules.d/tpmaccess.rules

  3. Copiare le informazioni di accesso seguenti nel file di regole. tpmrm0 potrebbe non essere presente nei dispositivi che usano un kernel precedente al 4.12. I dispositivi che non hanno tpmrm0 ignoreranno questa regola senza problemi.

    # allow iotedge access to tpm0
KERNEL=="tpm0", SUBSYSTEM=="tpm", OWNER="iotedge", MODE="0600"
KERNEL=="tpmrm0", SUBSYSTEM=="tpmrm", OWNER="iotedge", MODE="0600"

  4. Salvare e chiudere il file.

  5. Attivare il sistema udev per valutare la nuova regola.

    /bin/udevadm trigger --subsystem-match=tpm --subsystem-match=tpmrm

  6. Verificare che la regola sia stata applicata.

    ls -l /dev/tpm*

    L'output dell'operazione riuscita è simile al seguente:

    crw------- 1 iotedge root 10, 224 Jul 20 16:27 /dev/tpm0
crw------- 1 iotedge root 10, 224 Jul 20 16:27 /dev/tpmrm0

    Se non si noterà che sono state applicate le autorizzazioni corrette, provare a riavviare il computer per aggiornare udev.

  7. Riavviare il runtime IoT Edge in modo che accetti tutte le modifiche alla configurazione apportate nel dispositivo.

    sudo systemctl restart iotedge

Verificare l'esito positivo dell'installazione

Se non è già stato fatto, riavviare il runtime di IoT Edge in modo che rilevi tutte le modifiche di configurazione apportate nel dispositivo.

sudo systemctl restart iotedge

Verificare che il runtime IoT Edge sia in esecuzione.

sudo systemctl status iotedge

Esaminare i log del daemon.

journalctl -u iotedge --no-pager --no-full

Se vengono visualizzati errori di provisioning, è possibile che le modifiche alla configurazione non siano ancora state applicate. Provare a riavviare di nuovo il daemon IoT Edge.

sudo systemctl daemon-reload

In alternativa, provare a riavviare la VM per verificare se le modifiche diventano effettive al nuovo avvio.

Se il runtime viene avviato correttamente, è possibile accedere all'hub IoT e verificare se è stato eseguito il provisioning automatico del nuovo dispositivo. Il dispositivo è ora è pronto per l'esecuzione di moduli IoT Edge.

Elencare i moduli in esecuzione.

iotedge list

È possibile verificare che sia stata usata la registrazione singola creata nel servizio Device Provisioning. Passare all'istanza del servizio Device Provisioning nel portale di Azure. Aprire i dettagli della registrazione per la registrazione singola creata. Si noti che lo stato della registrazione è assegnata e che l'ID dispositivo è elencato.

Passaggi successivi

Il processo di registrazione del servizio Device Provisioning consente di impostare l'ID dispositivo e i tag del dispositivo gemello mentre si effettua il provisioning del nuovo dispositivo. È possibile usare questi valori per identificare come destinazione singoli dispositivi o gruppi di dispositivi usando la gestione automatica dei dispositivi.

Leggere l'articolo su come Distribuire e monitorare i moduli IoT Edge su larga scala tramite il portale di Azure o usando l'interfaccia della riga di comando di Azure.