Dela via

Skapa och etablera IoT Edge-enheter i stor skala i Linux med X.509-certifikat

  • Artikel

Gäller för: Ja-ikon IoT Edge 1.1

Viktigt!

IoT Edge 1.1 slutdatum för support var den 13 december 2022. I informationen om Microsoft-produktens livscykel hittar du fler uppgifter om vilken support som gäller för denna produkt, tjänst, teknik eller detta API. Mer information om hur du uppdaterar till den senaste versionen av IoT Edge finns i Uppdatera IoT Edge.

Den här artikeln innehåller instruktioner från slutpunkt till slutpunkt för automatisk avetablering av en eller flera Linux IoT Edge-enheter med X.509-certifikat. Du kan automatiskt etablera Azure IoT Edge-enheter med Azure IoT Hub-enhetsetableringstjänsten (DPS). Om du inte känner till processen för automatisk avetablering läser du etableringsöversikten innan du fortsätter.

Uppgifterna är följande:

  1. Generera certifikat och nycklar.
  2. Skapa antingen en enskild registrering för en enskild enhet eller en gruppregistrering för en uppsättning enheter.
  3. Installera IoT Edge-körningen och registrera enheten med IoT Hub.

Att använda X.509-certifikat som en attesteringsmekanism är ett utmärkt sätt att skala produktionen och förenkla enhetsetablering. Vanligtvis ordnas X.509-certifikat i en betrodd certifikatkedja. Från och med ett självsignerat eller betrott rotcertifikat signerar varje certifikat i kedjan nästa lägre certifikat. Det här mönstret skapar en delegerad förtroendekedja från rotcertifikatet nedåt via varje mellanliggande certifikat till det sista underordnade enhetscertifikatet som är installerat på en enhet.

Dricks

Om enheten har en maskinvarusäkerhetsmodul (HSM), till exempel TPM 2.0, rekommenderar vi att du lagrar X.509-nycklarna på ett säkert sätt i HSM. Läs mer om hur du implementerar zero-touch-etableringen i stor skala som beskrivs i den här skissen med exemplet iotedge-tpm2cloud .

Förutsättningar

Molnresurser

  • En aktiv IoT-hubb
  • En instans av IoT Hub-enhetsetableringstjänsten i Azure, länkad till din IoT-hubb

Enhetskrav

En fysisk eller virtuell Linux-enhet som ska vara IoT Edge-enheten.

Generera enhetsidentitetscertifikat

Enhetsidentitetscertifikatet är ett underordnat enhetscertifikat som ansluter via en certifikatkedja med förtroende till det översta certifikatutfärdarcertifikatet för X.509 (CA). Enhetsidentitetscertifikatet måste ha sitt gemensamma namn (CN) inställt på det enhets-ID som du vill att enheten ska ha i din IoT-hubb.

Enhetsidentitetscertifikat används endast för att etablera IoT Edge-enheten och autentisera enheten med Azure IoT Hub. De signerar inte certifikat, till skillnad från de CA-certifikat som IoT Edge-enheten presenterar för moduler eller underordnade enheter för verifiering. Mer information finns i Information om användning av Azure IoT Edge-certifikat.

När du har skapat enhetsidentitetscertifikatet bör du ha två filer: en .cer- eller .pem-fil som innehåller den offentliga delen av certifikatet och en .cer- eller .pem-fil med certifikatets privata nyckel. Om du planerar att använda gruppregistrering i DPS behöver du även den offentliga delen av ett mellanliggande certifikat eller rotcertifikatutfärdarcertifikat i samma förtroendekedja.

Du behöver följande filer för att konfigurera automatisk etablering med X.509:

  • Enhetsidentitetscertifikatet och dess privata nyckelcertifikat. Enhetsidentitetscertifikatet laddas upp till DPS om du skapar en enskild registrering. Den privata nyckeln skickas till IoT Edge-körningen.
  • Ett fullständigt kedjecertifikat som ska ha minst enhetsidentiteten och mellanliggande certifikat i det. Det fullständiga kedjecertifikatet skickas till IoT Edge-körningen.
  • Ett mellanliggande certifikat eller rotcertifikatutfärdarcertifikat från certifikatkedjan för förtroende. Det här certifikatet laddas upp till DPS om du skapar en gruppregistrering.

Kommentar

För närvarande förhindrar en begränsning i libiothsm användningen av certifikat som upphör att gälla den 1 januari 2038 eller senare.

Använda testcertifikat (valfritt)

Om du inte har någon certifikatutfärdare tillgänglig för att skapa nya identitetscertifikat och vill prova det här scenariot innehåller Azure IoT Edge git-lagringsplatsen skript som du kan använda för att generera testcertifikat. Dessa certifikat är endast utformade för utvecklingstestning och får inte användas i produktion.

Om du vill skapa testcertifikat följer du stegen i Skapa democertifikat för att testa IoT Edge-enhetsfunktioner. Slutför de två avsnitt som krävs för att konfigurera certifikatgenereringsskripten och skapa ett rotcertifikatutfärdarcertifikat. Följ sedan stegen för att skapa ett enhetsidentitetscertifikat. När du är klar bör du ha följande certifikatkedja och nyckelpar:

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

Du behöver båda dessa certifikat på IoT Edge-enheten. Om du ska använda individuell registrering i DPS laddar du upp .cert.pem-filen. Om du ska använda gruppregistrering i DPS behöver du också ett mellanliggande certifikat eller rotcertifikatutfärdarcertifikat i samma certifikatkedja för att ladda upp. Om du använder democertifikat använder du certifikatet <WRKDIR>/certs/azure-iot-test-only.root.ca.cert.pem för gruppregistrering.

Skapa en DPS-registrering

Använd dina genererade certifikat och nycklar för att skapa en registrering i DPS för en eller flera IoT Edge-enheter.

Om du vill etablera en enda IoT Edge-enhet skapar du en enskild registrering. Om du behöver flera etablerade enheter följer du stegen för att skapa en DPS-gruppregistrering.

När du skapar en registrering i DPS har du möjlighet att deklarera ett initialt enhetstvillingtillstånd. I enhetstvillingen kan du ange taggar för att gruppera enheter efter mått som du behöver i din lösning, till exempel region, miljö, plats eller enhetstyp. Dessa taggar används för att skapa automatiska distributioner.

Mer information om registreringar i enhetsetableringstjänsten finns i Hantera enhetsregistreringar.

Skapa en individuell DPS-registrering

Enskilda registreringar tar den offentliga delen av en enhets identitetscertifikat och matchar det med certifikatet på enheten.

Dricks

Stegen i den här artikeln gäller för Azure-portalen, men du kan också skapa enskilda registreringar med hjälp av Azure CLI. Mer information finns i az iot dps-registrering. Som en del av CLI-kommandot använder du flaggan edge-aktiverad för att ange att registreringen är för en IoT Edge-enhet.

  1. I Azure-portalen går du till din instans av IoT Hub-enhetsetableringstjänsten.

  2. Under Inställningar väljer du Hantera registreringar.

  3. Välj Lägg till enskild registrering och slutför sedan följande steg för att konfigurera registreringen:

    • Mekanism: Välj X.509.

    • Primär certifikat .pem eller .cer fil: Ladda upp den offentliga filen från enhetsidentitetscertifikatet. Om du använde skripten för att generera ett testcertifikat väljer du följande fil:

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

    • IoT Hub-enhets-ID: Ange ett ID för din enhet om du vill. Du kan använda enhets-ID:n för att rikta in dig på en enskild enhet för moduldistribution. Om du inte anger något enhets-ID används det gemensamma namnet (CN) i X.509-certifikatet.

    • IoT Edge-enhet: Välj Sant för att deklarera att registreringen gäller för en IoT Edge-enhet.

    • Välj de IoT-hubbar som den här enheten kan tilldelas till: Välj den länkade IoT-hubb som du vill ansluta enheten till. Du kan välja flera hubbar och enheten tilldelas till en av dem enligt den valda allokeringsprincipen.

    • Inledande enhetstvillingtillstånd: Lägg till ett taggvärde som ska läggas till i enhetstvillingen om du vill. Du kan använda taggar för att rikta in sig på grupper av enheter för automatisk distribution. Till exempel:

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

  4. Välj Spara.

Under Hantera registreringar kan du se registrerings-ID :t för den registrering som du nyss skapade. Anteckna det eftersom det kan användas när du etablerar enheten.

Nu när det finns en registrering för den här enheten kan IoT Edge-körningen automatiskt etablera enheten under installationen.

Installera IoT Edge

I det här avsnittet förbereder du din virtuella Linux-dator eller fysiska enhet för IoT Edge. Sedan installerar du IoT Edge.

Kör följande kommandon för att lägga till paketlagringsplatsen och lägg sedan till Signeringsnyckeln för Microsoft-paketet i listan över betrodda nycklar.

Viktigt!

Den 30 juni 2022 drogs Raspberry Pi OS Stretch tillbaka från supportlistan för operativsystemet på nivå 1. För att undvika potentiella säkerhetsrisker uppdaterar du värdoperativsystemet till Bullseye.

Installationen kan utföras med några få kommandon. Öppna en terminal och kör följande kommandon:

  • 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

Kommentar

Azure IoT Edge-programvarupaket omfattas av licensvillkoren som finns i varje paket (usr/share/doc/{package-name} eller LICENSE katalogen). Läs licensvillkoren innan du använder ett paket. Din installation och användning av ett paket utgör ditt godkännande av dessa villkor. Om du inte godkänner licensvillkoren ska du inte använda det paketet.

Installera en containermotor

Azure IoT Edge förlitar sig på en OCI-kompatibel containerkörning. För produktionsscenarier rekommenderar vi att du använder Moby-motorn. Moby-motorn är den enda containermotorn som officiellt stöds med IoT Edge. Docker CE/EE-containeravbildningar är kompatibla med Moby-körningen.

Installera Moby-motorn.

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

När Moby-motorn har installerats konfigurerar du den så att den använder local loggningsdrivrutinen som loggningsmekanism. Mer information om loggningskonfiguration finns i Checklista för produktionsdistribution.

  • Skapa eller öppna Docker-daemonens konfigurationsfil på /etc/docker/daemon.json.

  • Ange loggningsdrivrutinen som standard för local loggningsdrivrutinen enligt exemplet nedan.

       {
      "log-driver": "local"
   }

  • Starta om containermotorn för att ändringarna ska börja gälla.

    sudo systemctl restart docker

    Dricks

    Om du får fel när du installerar Moby-containermotorn kontrollerar du Linux-kerneln för Moby-kompatibilitet. Vissa inbäddade enhetstillverkare skickar enhetsavbildningar som innehåller anpassade Linux-kärnor utan de funktioner som krävs för containermotorns kompatibilitet. Kör följande kommando, som använder check-config-skriptet som tillhandahålls av Moby, för att kontrollera kernelkonfigurationen:

    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

    Kontrollera att alla objekt under Generally Necessary och Network Drivers är aktiverade i skriptets utdata. Om du saknar funktioner aktiverar du dem genom att återskapa kerneln från källan och välja de associerade modulerna som ska ingå i lämplig kernelkonfiguration. På samma sätt, om du använder en kernelkonfigurationsgenerator som defconfig eller menuconfig, letar du upp och aktiverar respektive funktioner och återskapar kerneln i enlighet med detta. När du har distribuerat den nyligen ändrade kerneln kör du check-config-skriptet igen för att kontrollera att alla nödvändiga funktioner har aktiverats.

Installera IoT Edge-körningen

IoT Edge-säkerhetsdaemonen tillhandahåller och upprätthåller säkerhetsstandarder på IoT Edge-enheten. Daemonen startar vid varje start och startar enheten genom att starta resten av IoT Edge-körningen.

Stegen i det här avsnittet representerar den typiska processen för att installera den senaste versionen på en enhet som har internetanslutning. Om du behöver installera en viss version, t.ex. en förhandsversion, eller om du behöver installera offline följer du installationsstegen offline eller specifik version senare i den här artikeln.

Installera IoT Edge version 1.1.* tillsammans med paketet libiothsm-std :

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

Kommentar

IoT Edge version 1.1 är den långsiktiga supportgrenen för IoT Edge. Om du kör en äldre version rekommenderar vi att du installerar eller uppdaterar till den senaste korrigeringen eftersom äldre versioner inte längre stöds.

Etablera enheten med dess molnidentitet

När körningen har installerats på enheten konfigurerar du enheten med den information den använder för att ansluta till enhetsetableringstjänsten och IoT Hub.

Ha följande information klar:

  • DPS-ID-omfångsvärdet. Du kan hämta det här värdet från översiktssidan för din DPS-instans i Azure-portalen.
  • Kedjefilen för enhetsidentitetscertifikat på enheten.
  • Enhetens identitetsnyckelfil på enheten.

  1. Öppna konfigurationsfilen på IoT Edge-enheten.

    sudo nano /etc/iotedge/config.yaml

  2. Leta upp avsnittet etableringskonfigurationer i filen. Avkommentera raderna för DPS X.509-certifikatetablering och se till att andra etableringsrader kommenteras ut.

    Raden provisioning: får inte ha något föregående blanksteg och kapslade objekt ska vara indragna med två blanksteg.

    # 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. Uppdatera värdena scope_idför , identity_certoch identity_pk med din DPS- och enhetsinformation.

    När du lägger till X.509-certifikatet och nyckelinformationen i filen config.yaml ska sökvägarna anges som fil-URI:er. Till exempel:

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

  4. Alternativt kan du ange registration_id för enheten, som måste matcha det gemensamma namnet (CN) för identitetscertifikatet. Om du lämnar raden utkommenterad tillämpas CN automatiskt.

  5. Du kan också använda raderna always_reprovision_on_startup eller dynamic_reprovisioning för att konfigurera enhetens återetableringsbeteende. Om en enhet är inställd på att etableras vid start försöker den alltid etablera med DPS först och återgår sedan till etableringssäkerhetskopian om det misslyckas. Om en enhet är inställd på dynamiskt ometablering startar IoT Edge (och alla moduler) om och etablerar om en ometableringshändelse identifieras, till exempel om enheten flyttas från en IoT Hub till en annan. Mer specifikt söker IoT Edge efter eller device_disabled fel från SDK:t för bad_credential att identifiera ometableringshändelsen. Om du vill utlösa den här händelsen manuellt inaktiverar du enheten i IoT Hub. Mer information finns i Begrepp för ometablering av IoT Hub-enheter.

  6. Spara och stäng filen config.yaml.

  7. Starta om IoT Edge-körningen så att den hämtar alla konfigurationsändringar som du har gjort på enheten.

    sudo systemctl restart iotedge

Kontrollera att installationen har slutförts

Om körningen har startats kan du gå till din IoT Hub och börja distribuera IoT Edge-moduler till enheten.

Du kan kontrollera att den enskilda registreringen som du skapade i enhetsetableringstjänsten användes. Gå till instansen av enhetsetableringstjänsten i Azure-portalen. Öppna registreringsinformationen för den enskilda registrering som du skapade. Observera att statusen för registreringen har tilldelats och att enhets-ID:t visas.

Använd följande kommandon på enheten för att kontrollera att IoT Edge har installerats och startats.

Kontrollera status för IoT Edge-tjänsten.

systemctl status iotedge

Granska tjänstloggar.

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

Visa en lista över moduler som körs.

iotedge list

Nästa steg

Med registreringsprocessen för enhetsetableringstjänsten kan du ange taggar för enhets-ID och enhetstvilling samtidigt som du etablerar den nya enheten. Du kan använda dessa värden för att rikta in dig på enskilda enheter eller grupper av enheter med hjälp av automatisk enhetshantering. Lär dig hur du distribuerar och övervakar IoT Edge-moduler i stor skala med hjälp av Azure-portalen eller med Hjälp av Azure CLI.