Udostępnij za pośrednictwem

Tworzenie i aprowizowanie urządzeń usługi IoT Edge na dużą skalę w systemie Linux przy użyciu certyfikatów X.509

  • Artykuł

Dotyczy: Ikona tak IoT Edge 1.1

Ważne

Data zakończenia wsparcia usługi IoT Edge 1.1 wynosiła 13 grudnia 2022 r. Zapoznaj się z cyklem życia produktów firmy Microsoft, aby uzyskać informacje na temat sposobu obsługi tego produktu lub interfejsu API albo tej usługi lub technologii. Aby uzyskać więcej informacji na temat aktualizowania do najnowszej wersji usługi IoT Edge, zobacz Aktualizowanie usługi IoT Edge.

Ten artykuł zawiera kompleksowe instrukcje dotyczące automatycznego aprowizowania co najmniej jednego urządzenia usługi IoT Edge z systemem Linux przy użyciu certyfikatów X.509. Urządzenia usługi Azure IoT Edge można aprowizować automatycznie za pomocą usługi Azure IoT Hub device provisioning (DPS). Jeśli nie znasz procesu automatycznego aprowizowania, przed kontynuowaniem zapoznaj się z omówieniem aprowizacji.

Zadania są następujące:

  1. Generowanie certyfikatów i kluczy.
  2. Utwórz rejestrację indywidualną dla jednego urządzenia lub rejestracji grupowej dla zestawu urządzeń.
  3. Zainstaluj środowisko uruchomieniowe usługi IoT Edge i zarejestruj urządzenie w usłudze IoT Hub.

Korzystanie z certyfikatów X.509 jako mechanizmu zaświadczania to doskonały sposób skalowania produkcji i upraszczania aprowizacji urządzeń. Zazwyczaj certyfikaty X.509 są rozmieszczane w łańcuchu zaufania certyfikatów. Począwszy od certyfikatu z podpisem własnym lub zaufanego certyfikatu głównego, każdy certyfikat w łańcuchu podpisuje następny niższy certyfikat. Ten wzorzec tworzy delegowany łańcuch zaufania z certyfikatu głównego w dół za pośrednictwem każdego certyfikatu pośredniego do końcowego certyfikatu urządzenia podrzędnego zainstalowanego na urządzeniu.

Napiwek

Jeśli urządzenie ma sprzętowy moduł zabezpieczeń (HSM), taki jak moduł TPM 2.0, zalecamy bezpieczne przechowywanie kluczy X.509 w module HSM. Dowiedz się więcej na temat implementowania aprowizacji bezobsługowej na dużą skalę opisanej w tej strategii za pomocą przykładu iotedge-tpm2cloud.

Wymagania wstępne

Zasoby w chmurze

  • Aktywne centrum IoT
  • Wystąpienie usługi aprowizacji urządzeń usługi IoT Hub na platformie Azure połączone z centrum IoT Hub
    • Jeśli nie masz wystąpienia usługi device provisioning, możesz postępować zgodnie z instrukcjami w przewodniku Szybki start Tworzenie nowej usługi aprowizacji urządzeń w usłudze IoT Hub i Łączenie centrum IoT i usługi aprowizacji urządzeń w usłudze IoT Hub.
    • Po uruchomieniu usługi aprowizacji urządzeń skopiuj wartość pola Zakres identyfikatora ze strony przeglądu. Ta wartość jest używana podczas konfigurowania środowiska uruchomieniowego usługi IoT Edge.

Wymagania dotyczące urządzenia

Fizyczne lub wirtualne urządzenie z systemem Linux, które ma być urządzeniem usługi IoT Edge.

Generowanie certyfikatów tożsamości urządzenia

Certyfikat tożsamości urządzenia jest certyfikatem urządzenia podrzędnego, który łączy się za pośrednictwem łańcucha certyfikatów zaufania do najwyższego certyfikatu urzędu certyfikacji X.509. Certyfikat tożsamości urządzenia musi mieć ustawioną nazwę pospolitą (CN) na identyfikator urządzenia, który ma znajdować się w centrum IoT.

Certyfikaty tożsamości urządzeń są używane tylko do aprowizowania urządzenia usługi IoT Edge i uwierzytelniania urządzenia za pomocą usługi Azure IoT Hub. Nie podpisują certyfikatów, w przeciwieństwie do certyfikatów urzędu certyfikacji, które urządzenie usługi IoT Edge przedstawia modułom lub urządzeniom podrzędnym na potrzeby weryfikacji. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Szczegóły użycia certyfikatu usługi Azure IoT Edge.

Po utworzeniu certyfikatu tożsamości urządzenia powinny znajdować się dwa pliki: plik .cer lub pem zawierający publiczną część certyfikatu oraz plik .cer lub pem z kluczem prywatnym certyfikatu. Jeśli planujesz używać rejestracji grup w usłudze DPS, potrzebna jest również publiczna część pośredniego lub głównego certyfikatu urzędu certyfikacji w tym samym łańcuchu zaufania certyfikatu.

Do skonfigurowania automatycznej aprowizacji przy użyciu środowiska X.509 potrzebne są następujące pliki:

  • Certyfikat tożsamości urządzenia i jego certyfikat klucza prywatnego. Jeśli tworzysz rejestrację indywidualną, certyfikat tożsamości urządzenia jest przekazywany do usługi DPS. Klucz prywatny jest przekazywany do środowiska uruchomieniowego usługi IoT Edge.
  • Certyfikat pełnego łańcucha, który powinien mieć co najmniej tożsamość urządzenia i certyfikaty pośrednie w nim. Certyfikat pełnego łańcucha jest przekazywany do środowiska uruchomieniowego usługi IoT Edge.
  • Pośredni lub główny certyfikat urzędu certyfikacji z łańcucha zaufania certyfikatów. Ten certyfikat jest przekazywany do usługi DPS, jeśli tworzysz rejestrację grupową.

Uwaga

Obecnie ograniczenie w libiothsm uniemożliwia korzystanie z certyfikatów wygasających 1 stycznia 2038 r. lub po nich.

Używanie certyfikatów testowych (opcjonalnie)

Jeśli nie masz dostępnego urzędu certyfikacji do tworzenia nowych certyfikatów tożsamości i chcesz wypróbować ten scenariusz, repozytorium git usługi Azure IoT Edge zawiera skrypty, których można użyć do generowania certyfikatów testowych. Te certyfikaty są przeznaczone tylko do testowania programistycznego i nie mogą być używane w środowisku produkcyjnym.

Aby utworzyć certyfikaty testowe, wykonaj kroki opisane w artykule Tworzenie certyfikatów demonstracyjnych w celu przetestowania funkcji urządzeń usługi IoT Edge. Wykonaj dwie wymagane sekcje, aby skonfigurować skrypty generowania certyfikatów i utworzyć certyfikat głównego urzędu certyfikacji. Następnie wykonaj kroki tworzenia certyfikatu tożsamości urządzenia. Po zakończeniu należy mieć następujący łańcuch certyfikatów i parę kluczy:

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

Te certyfikaty są potrzebne na urządzeniu usługi IoT Edge. Jeśli zamierzasz używać rejestracji indywidualnej w usłudze DPS, przekażesz plik cert.pem. Jeśli zamierzasz użyć rejestracji grup w usłudze DPS, potrzebny jest również pośredni lub główny certyfikat urzędu certyfikacji w tym samym łańcuchu zaufania certyfikatu, aby przekazać. Jeśli używasz certyfikatów demonstracyjnych, użyj certyfikatu <WRKDIR>/certs/azure-iot-test-only.root.ca.cert.pem do rejestracji grupowej.

Tworzenie rejestracji usługi DPS

Użyj wygenerowanych certyfikatów i kluczy, aby utworzyć rejestrację w usłudze DPS dla co najmniej jednego urządzenia usługi IoT Edge.

Jeśli chcesz aprowizować pojedyncze urządzenie usługi IoT Edge, utwórz rejestrację indywidualną. Jeśli potrzebujesz aprowizacji wielu urządzeń, wykonaj kroki tworzenia rejestracji grupy usługi DPS.

Podczas tworzenia rejestracji w usłudze DPS możesz zadeklarować stan bliźniaczej reprezentacji urządzenia początkowego. W bliźniaczej reprezentacji urządzenia można ustawić tagi, aby grupować urządzenia według dowolnej metryki potrzebnej w rozwiązaniu, takiej jak region, środowisko, lokalizacja lub typ urządzenia. Te tagi służą do tworzenia wdrożeń automatycznych.

Aby uzyskać więcej informacji na temat rejestracji w usłudze device provisioning, zobacz Jak zarządzać rejestracjami urządzeń.

Tworzenie rejestracji indywidualnej usługi DPS

Rejestracje indywidualne przyjmują publiczną część certyfikatu tożsamości urządzenia i są zgodne z certyfikatem na urządzeniu.

Napiwek

Kroki opisane w tym artykule dotyczą witryny Azure Portal, ale można również tworzyć rejestracje indywidualne przy użyciu interfejsu wiersza polecenia platformy Azure. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz az iot dps enrollment ( Az iot dps enrollment). W ramach polecenia interfejsu wiersza polecenia użyj flagi z obsługą krawędzi, aby określić, że rejestracja dotyczy urządzenia usługi IoT Edge.

  1. W witrynie Azure Portal przejdź do wystąpienia usługi IoT Hub device provisioning.

  2. W obszarze Ustawienia wybierz pozycję Zarządzaj rejestracjami.

  3. Wybierz pozycję Dodaj rejestrację indywidualną, a następnie wykonaj następujące kroki, aby skonfigurować rejestrację:

    • Mechanizm: wybierz pozycję X.509.

    • Plik pem lub .cer certyfikatu podstawowego: przekaż plik publiczny z certyfikatu tożsamości urządzenia. Jeśli skrypty były używane do generowania certyfikatu testowego, wybierz następujący plik:

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

    • Identyfikator urządzenia usługi IoT Hub: podaj identyfikator urządzenia, jeśli chcesz. Identyfikatory urządzeń umożliwiają określanie celu poszczególnych urządzeń na potrzeby wdrożenia modułu. Jeśli nie podasz identyfikatora urządzenia, zostanie użyta nazwa pospolita (CN) w certyfikacie X.509.

    • Urządzenie usługi IoT Edge: wybierz pozycję True , aby zadeklarować, że rejestracja dotyczy urządzenia usługi IoT Edge.

    • Wybierz centra IoT, z którymi można przypisać to urządzenie: wybierz połączone centrum IoT, z którym chcesz połączyć urządzenie. Można wybrać wiele centrów, a urządzenie zostanie przypisane do jednego z nich zgodnie z wybranymi zasadami alokacji.

    • Początkowy stan bliźniaczej reprezentacji urządzenia: dodaj wartość tagu, która ma zostać dodana do bliźniaczej reprezentacji urządzenia, jeśli chcesz. Tagów można używać do grup docelowych urządzeń na potrzeby automatycznego wdrażania. Na przykład:

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

  4. Wybierz pozycję Zapisz.

W obszarze Zarządzanie rejestracjami możesz wyświetlić identyfikator rejestracji dla właśnie utworzonej rejestracji. Zanotuj ją, ponieważ może być używana podczas aprowizowania urządzenia.

Teraz, gdy rejestracja istnieje dla tego urządzenia, środowisko uruchomieniowe usługi IoT Edge może automatycznie aprowizować urządzenie podczas instalacji.

Instalowanie usługi IoT Edge

W tej sekcji przygotujesz maszynę wirtualną z systemem Linux lub urządzenie fizyczne dla usługi IoT Edge. Następnie zainstalujesz przeglądarkę IoT Edge.

Uruchom następujące polecenia, aby dodać repozytorium pakietów, a następnie dodaj klucz podpisywania pakietu firmy Microsoft do listy zaufanych kluczy.

Ważne

30 czerwca 2022 r. urządzenie Raspberry Pi OS Stretch zostało wycofane z listy pomocy technicznej systemu operacyjnego Tier 1. Aby uniknąć potencjalnych luk w zabezpieczeniach, zaktualizuj system operacyjny hosta do Bullseye.

Instalowanie można wykonać za pomocą kilku poleceń. Otwórz terminal i uruchom następujące polecenia:

  • 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

Uwaga

Pakiety oprogramowania usługi Azure IoT Edge podlegają postanowieniom licencyjnym znajdującym się w każdym pakiecie (usr/share/doc/{package-name} lub LICENSE katalogu). Przeczytaj postanowienia licencyjne przed użyciem pakietu. Instalacja i użycie pakietu stanowi akceptację niniejszych warunków. Jeśli nie zgadzasz się z postanowieniami licencyjnymi, nie używaj tego pakietu.

Instalowanie aparatu kontenera

Usługa Azure IoT Edge korzysta ze środowiska uruchomieniowego kontenera zgodnego z technologią OCI. W przypadku scenariuszy produkcyjnych zalecamy użycie aparatu Moby. Aparat Moby jest jedynym oficjalnie obsługiwanym aparatem kontenerów w usłudze IoT Edge. Obrazy kontenerów platformy Docker CE/EE są zgodne ze środowiskiem uruchomieniowym Moby.

Zainstaluj aparat Moby.

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

Po pomyślnym zainstalowaniu aparatu Moby skonfiguruj go do używania local sterownika rejestrowania jako mechanizmu rejestrowania. Aby dowiedzieć się więcej na temat konfiguracji rejestrowania, zobacz Lista kontrolna wdrażania produkcyjnego.

  • Utwórz lub otwórz plik konfiguracji demona platformy Docker pod adresem /etc/docker/daemon.json.

  • Ustaw domyślny sterownik rejestrowania na local sterownik rejestrowania, jak pokazano w poniższym przykładzie.

       {
      "log-driver": "local"
   }

  • Uruchom ponownie aparat kontenera, aby zmiany zaczęły obowiązywać.

    sudo systemctl restart docker

    Napiwek

    Jeśli podczas instalowania aparatu kontenera Moby wystąpią błędy, sprawdź zgodność jądra systemu Linux pod kątem zgodności z narzędziem Moby. Niektórzy producenci urządzeń osadzonych wysyłają obrazy urządzeń, które zawierają niestandardowe jądra systemu Linux bez funkcji wymaganych do zapewnienia zgodności aparatu kontenera. Uruchom następujące polecenie, które używa skryptu check-config dostarczonego przez program Moby, aby sprawdzić konfigurację jądra:

    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

    W danych wyjściowych skryptu sprawdź, czy wszystkie elementy w obszarze Generally Necessary i Network Drivers są włączone. Jeśli brakuje funkcji, włącz je, ponownie skompilując jądro ze źródła i wybierając skojarzone moduły do włączenia w odpowiedniej konfiguracji jądra. Podobnie, jeśli używasz generatora konfiguracji jądra, takiego jak defconfig lub menuconfig, znajdź i włącz odpowiednie funkcje i odpowiednio skompiluj jądro. Po wdrożeniu nowo zmodyfikowanego jądra ponownie uruchom skrypt check-config, aby sprawdzić, czy wszystkie wymagane funkcje zostały pomyślnie włączone.

Instalowanie środowiska uruchomieniowego usługi IoT Edge

Demon zabezpieczeń usługi IoT Edge zapewnia i utrzymuje standardy zabezpieczeń na urządzeniu usługi IoT Edge. Demon uruchamia się na każdym rozruchu i uruchamia urządzenie, uruchamiając resztę środowiska uruchomieniowego usługi IoT Edge.

Kroki opisane w tej sekcji reprezentują typowy proces instalowania najnowszej wersji na urządzeniu z połączeniem internetowym. Jeśli musisz zainstalować określoną wersję, taką jak wersja wstępna, lub zainstalować ją w trybie offline, wykonaj kroki instalacji w trybie offline lub określonej wersji w dalszej części tego artykułu.

Zainstaluj usługę IoT Edge w wersji 1.1.* wraz z pakietem libiothsm-std :

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

Uwaga

Usługa IoT Edge w wersji 1.1 to długoterminowa gałąź pomocy technicznej usługi IoT Edge. Jeśli korzystasz ze starszej wersji, zalecamy zainstalowanie lub zaktualizowanie do najnowszej poprawki, ponieważ starsze wersje nie są już obsługiwane.

Aprowizuj urządzenie przy użyciu tożsamości w chmurze

Po zainstalowaniu środowiska uruchomieniowego na urządzeniu skonfiguruj urządzenie przy użyciu informacji używanych do nawiązywania połączenia z usługą aprowizacji urządzeń i usługą IoT Hub.

Przygotuj następujące informacje:

  • Wartość Zakres identyfikatora usługi DPS. Tę wartość można pobrać ze strony przeglądu wystąpienia usługi DPS w witrynie Azure Portal.
  • Plik łańcucha certyfikatów tożsamości urządzenia na urządzeniu.
  • Plik klucza tożsamości urządzenia na urządzeniu.

  1. Otwórz plik konfiguracji na urządzeniu usługi IoT Edge.

    sudo nano /etc/iotedge/config.yaml

  2. Znajdź sekcję konfiguracji aprowizacji pliku. Usuń komentarz wierszy dla aprowizacji certyfikatów X.509 programu DPS i upewnij się, że wszystkie inne wiersze aprowizacji są komentowane.

    Wiersz provisioning: nie powinien mieć wcześniejszego odstępu, a zagnieżdżone elementy powinny być wcięte przez dwie spacje.

    # DPS X.509 provisioning configuration
provisioning:
  source: "dps"
  global_endpoint: "https://global.azure-devices-provisioning.net"
  scope_id: "SCOPE_ID_HERE"
  attestation:
    method: "x509"
#   registration_id: "OPTIONAL_REGISTRATION_ID_LEAVE_COMMENTED_OUT_TO_REGISTER_WITH_CN_OF_IDENTITY_CERT"
    identity_cert: "REQUIRED_URI_TO_DEVICE_IDENTITY_CERTIFICATE_HERE"
    identity_pk: "REQUIRED_URI_TO_DEVICE_IDENTITY_PRIVATE_KEY_HERE"

# always_reprovision_on_startup: true
# dynamic_reprovisioning: false

  3. Zaktualizuj wartości scope_id, identity_certi identity_pk przy użyciu informacji o usłudze DPS i urządzeniu.

    Po dodaniu certyfikatu X.509 i informacji o kluczu do pliku config.yaml ścieżki powinny być podane jako identyfikatory URI plików. Na przykład:

    file:///<path>/identity_certificate_chain.pem file:///<path>/identity_key.pem

  4. Opcjonalnie podaj registration_id wartość dla urządzenia, która musi być zgodna z nazwą pospolitą certyfikatu tożsamości. Jeśli pozostawisz ten wiersz jako komentarz, cn zostanie automatycznie zastosowana.

  5. Opcjonalnie użyj wierszy always_reprovision_on_startup lub dynamic_reprovisioning , aby skonfigurować zachowanie ponownego aprowizowania urządzenia. Jeśli urządzenie jest ustawione na ponowne aprowizowanie podczas uruchamiania, zawsze będzie podejmować próbę aprowizacji przy użyciu usługi DPS, a następnie powrócić do kopii zapasowej aprowizacji, jeśli zakończy się to niepowodzeniem. Jeśli urządzenie jest ustawione na dynamiczne ponowne aprowizowanie, usługa IoT Edge (i wszystkie moduły) uruchomi ponownie i ponownie aprowizuje, jeśli zostanie wykryte zdarzenie ponownej aprowizacji, na przykład jeśli urządzenie zostanie przeniesione z jednego centrum IoT Hub do innego. W szczególności usługa IoT Edge sprawdza bad_credential lub device_disabled błędy z zestawu SDK w celu wykrycia zdarzenia ponownej aprowizacji. Aby ręcznie wyzwolić to zdarzenie, wyłącz urządzenie w usłudze IoT Hub. Aby uzyskać więcej informacji, zobacz Pojęcia dotyczące ponownej aprowizacji urządzeń usługi IoT Hub.

  6. Zapisz i zamknij plik config.yaml.

  7. Uruchom ponownie środowisko uruchomieniowe usługi IoT Edge, aby pobrać wszystkie zmiany konfiguracji wprowadzone na urządzeniu.

    sudo systemctl restart iotedge

Weryfikowanie pomyślnej instalacji

Jeśli środowisko uruchomieniowe zostało pomyślnie uruchomione, możesz przejść do usługi IoT Hub i rozpocząć wdrażanie modułów usługi IoT Edge na urządzeniu.

Możesz sprawdzić, czy użyto indywidualnej rejestracji utworzonej w usłudze aprowizacji urządzeń. Przejdź do wystąpienia usługi aprowizacji urządzeń w witrynie Azure Portal. Otwórz szczegóły rejestracji dla utworzonej rejestracji indywidualnej. Zwróć uwagę, że stan rejestracji jest przypisany , a identyfikator urządzenia znajduje się na liście.

Użyj następujących poleceń na urządzeniu, aby sprawdzić, czy usługa IoT Edge została zainstalowana i uruchomiona pomyślnie.

Sprawdź stan usługi IoT Edge.

systemctl status iotedge

Sprawdzanie dzienników usług.

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

Lista uruchomionych modułów.

iotedge list

Następne kroki

Proces rejestracji usługi aprowizacji urządzeń umożliwia ustawienie identyfikatora urządzenia i tagów bliźniaczych reprezentacji urządzenia w tym samym czasie co aprowizowanie nowego urządzenia. Tych wartości można użyć do określania wartości docelowych dla poszczególnych urządzeń lub grup urządzeń przy użyciu automatycznego zarządzania urządzeniami. Dowiedz się, jak wdrażać i monitorować moduły usługi IoT Edge na dużą skalę przy użyciu witryny Azure Portal lub interfejsu wiersza polecenia platformy Azure.