Azure IoT Central
Azure Iot Central は、Azure で提供されている IoT を実現するためのSaaS (Software as a Service) プラットフォームです。デバイス さえあれば、テレメトリデータを蓄積、可視化、また、閾値 を超えたらメールを送信するなどのアクションを簡単に設定することができます。
しかも、5デバイス までならば無料で利用できるというプライスモデルで、何ができるかな？と迷っている方もお手軽に始められるところがすごい！
IoT Central は、Azure IoT Hub Device Provisioning Service を利用して、デバイス の認証と管理を行なっています。
https://docs.microsoft.com/ja-jp/azure/iot-dps/about-iot-dps
IoT Central にルート証明書 、中間証明書を登録し、デバイス にはリーフ証明書とデバイス のプライベートキーとなる証明書を配置することによって、X.509 認証が利用可能になります。
Azure IoT Central のデプロイ
まずは、Azure IoT Central をデプロイします。ボタンを数回クリックするだけで5分くらいで自分専用のIoTの環境が出来上がります。
2. "新しいアプリケーション" をクリックします
3. アプリケーションの作成画面で、アプリケーション作成の情報を入力し"作成"ボタンをクリックします
名称
値
支払いプランの選択
評価版
アプリケーションテンプレートを選択する
サンプルDevkits
Configure your application - アプリケーション名
適当な名称
Configure your appilcation - URL
一意になるFQDN
デプロイが終わると、こんなダッシュ ボードが見えるようになります。既存のテンプレートではシミュレーションデバイス がすでに登録された状態になっています。
Azure IoT Central の証明書の作成と登録
証明書の作成スクリプト が提供されているので、そのスクリプト を利用して証明書を作成していきます。
https://github.com/Azure/azure-iot-sdk-c/blob/master/tools/CACertificates/CACertificateOverview.md に記載の手順に沿って、証明書を作成します。
以下は、Bash での作成手順ですので、Power Shell を利用する場合は上記サイトを参照してください。
1. Azure IoT SDK をダウンロードします
方法1: ZIP 形式でダウンロードする場合
(1) https://github.com/Azure/azure-iot-sdk-c にブラウザでアクセスします
(2) 画面右上の"Clone or Download"のプルダウンメニューをクリックし、"Download ZIP" をクリックします
(3) ダウンロードしたファイルを展開します
方法2: git clone する場合
git clone https://github.com/Azure/azure-iot-sdk-c
2. 証明証作成の環境を準備します
作業用ディレクト リを作成し、移動します。
mkdir work
cd work
azure-iot-sdk -c/tools/CACertificates/ から *.cnf, *.shファイルをコピーし、シェルスクリプト は chmod コマンドで実行可能にします。
cp [ダウンロードしたディレクトリ]/azure-iot-sdk-c/tools/CACertificates/*.cnf .
cp [ダウンロードしたディレクトリ]/azure-iot-sdk-c/tools/CACertificates/*.sh .
chmod 700 certGen.sh
./certGen.sh create_root_and_intermediate
たくさん新しいディレクト リやファイルが作成されていますが、ここから利用していくのは certs/ ディレクト リと private/ ディレクト リにあるファイルです。
4. IoT Centralへルート証明書 を登録します
(1) IoT ポータル画面のメニューで"管理→デバイス 接続"をクリックします
(2) 管理画面の資格情報エリアで"証明書（X.509)"タブを選択し、フォルダーアイコンのボタンをクリックします
(3) ファイル選択ダイアログでルート証明書 のファイル certs/azure-iot-test-only.root.ca.cert.pem を選択します
(4) 証明書の確認のために、歯車のボタンをクリックします
(5) 証明書の確認ダイアログでリロード（丸い矢印）ボタンをクリックして、確認コードを生成します
(6) コピーボタンをクリックして、確認コードをコピーします
(7) 中間証明書を作成します
./certGen.sh create_verification_certificate [コピーした確認コード]
(8) 証明書の確認ダイアログに戻って"確認"ボタンをクリックし、ファイル選択ダイアログでcerts/verification-code.cert.pem を選択します
(9) 証明書の確認ダイアログの上部に「確認済み」と表示されたことを確認して "Close" ボタンをクリックします
以降では、IoT Central用のサンプルプログラム(Python )を利用しますので、IoT Central 用の Python ライブラリが必要です。
1. デバイス 用の証明書を作成します
./certGen.sh create_device_certificate mydevice
cd ./certs && cat new-device.cert.pem azure-iot-test-only.intermediate.cert.pem azure-iot-test-only.root.ca.cert.pem > new-device-full-chain.cert.pem
以下のファイルが新たに作成されています。
certs/new-device-full-chain.cert.pem
private/new-device.key.pem
※ スクリプト 内に証明書ファイルのプレフィックス が固定で new-device と指定されていますので、ファイル名を可変にしたい場合はスクリプト を書き換えてください。
2. 証明書をデバイス にコピーします
次の2つのファイルをデバイス の/usr/local/share/ca-certificates ディレクト リにコピーします。
certs/new-device-full-chain.cert.pem
private/new-device.key.pem
3. デバイス へのパッケージのインストール(Ubuntu の場合）
sudo apt -y update
sudo apt -y install python-pip
4. IoT Central の python ライブラリをインストールします
pip install iotc
5. クライアントプログラムをダウンロードします
github で公開されているサンプルプログラムをダウンロードします。
wget https://raw.githubusercontent.com/Azure/iot-central-firmware/master/RaspberryPi/app.py
6. X.509 認証ができるようにプログラムを編集します
編集前
8 deviceId = "DEVICE_ID"
9 scopeId = "SCOPE_ID"
10 deviceKey = "PRIMARY/SECONDARY device KEY"
11
12 iotc = iotc.Device(scopeId, deviceKey, deviceId, IOTConnectType.IOTC_CONNECT_SYMM_KEY)
deviceId : IoT Central に登録される時に利用されるデバイス ID
scopeId : Device Provisioning Service の識別ID。IoT Central のポータルのメニューで"管理→デバイス 接続"をクリックして確認できます。
deviceKey : デバイス に接続するためのキー情報。ここでは、X.509認証に利用する keyfile と certfile のファイルのパスを指定するように変更します。
編集後
8 deviceId = "dev01"
9 scopeId = "0ne00057EA0"
10 deviceKey = {
11 "keyfile" : "/usr/local/share/ca-certificates/private/new-device.key.pem" ,
12 "certfile" : "/usr/local/share/ca-certificates/certs/new-device-full-chain.cert.pem"
13 }
14
15 iotc = iotc.Device(scopeId, deviceKey, deviceId, IOTConnectType.IOTC_CONNECT_X509_CERT)
デバイス からAzure IoT Centralへの接続
デバイス をIoT Cenrtralに登録する方法は2つあります。
IoT Centralのポータルで事前登録
デバイス がアクセスした時に自動登録
方法1: IoT Cenrtralのポータルで事前登録
(1) IoT Centralのポータルの左Paneのメニューで "デバイス エクスプローラ ー" をクリックします
(2) エクスプローラ ーのテンプレート一覧で "Raspberr Pi (1.0.0)" をクリックします
(3) 右Pane上部の "+" プルダウンメニューの "実際" をクリックします
(4)新しいデバイス の作成画面でパラメータを入力し、"作成" をクリックします
2. サンプルプログラムを実行します
python app.py
以下のようなログが出力されれば接続成功です。
(1557297237.393921, '- iotc :: connect :: ')
(1557297239.495437, u'- iotc :: _loopAssign :: https://global.azure-devices-provisioning.net/0ne00058A7C/registrations/dev02/operations/4.99da589eb420cb29.8b56c569-372e-4507-ac92-3aba25128ddf?api-version=2018-11-01')
(1557297240.164666, u'- iotc :: _mqttConnect :: iotc-d1c9a56c-8bb6-4db4-9ff5-99c16448cb13.azure-devices.net')
(1557297240.166233, ' - iotc :: _mqttconnect :: created mqtt client. connecting..')
(1557297241.019479, 'mqtt-log : Sending CONNECT (u1, p0, wr0, wq0, wf0, c1, k120) client_id=dev02')
(1557297241.35323, 'mqtt-log : Received CONNACK (0, 0)')
(1557297241.353464, '- iotc :: _onConnect :: rc = 0')
(1557297241.353711, ' - iotc :: _mqttconnect :: on_connect must be fired. Connected ? True')
＞＞＞ 中 略 ＜＜＜
(1557297242.355496, "mqtt-log : Sending PUBLISH (d0, q0, r0, m6), '$iothub/twin/GET/?$rid=0', ... (1 bytes)")
(1557297242.355664, '- iotc :: MAKE_CALLBACK :: ConnectionStatus')
- [onconnect] => status:0
(1557297242.355846, '- iotc :: _onPublish :: None')
(1557297242.355868, '- iotc :: MAKE_CALLBACK :: MessageSent')
- [onmessagesent] =>
(1557297242.53629, u"mqtt-log : Received PUBLISH (d0, q0, r0, m0), '$iothub/twin/res/200/?$rid=0', ... (276 bytes)")
(1557297242.536373, '- iotc :: _onMessage :: topic($iothub/twin/res/200/?$rid=0) payload({\r\n "desired": {\r\n "setCurrent": {\r\n "value": 0\r\n },\r\n "setVoltage": {\r\n "value": 0\r\n },\r\n "fanSpeed": {\r\n "value": 0\r\n },\r\n "activateIR": {\r\n "value": false\r\n },\r\n "$version": 1\r\n },\r\n "reported": {\r\n "$version": 1\r\n }\r\n})')
方法2: デバイス がアクセスした時に自動登録
1. サンプルプログラムを実行します
python app.py
以下のようなログが出力されて、サンプルプログラムが終了します。
(1557297143.836877, '- iotc :: connect :: ')
(1557297145.821161, u'- iotc :: _loopAssign :: https://global.azure-devices-provisioning.net/0ne00058A7C/registrations/dev02/operations/4.99da589eb420cb29.60660343-17b9-44c0-b940-baba1c034dbb?api-version=2018-11-01')
(1557297149.346818, u'- iotc :: _loopAssign :: https://global.azure-devices-provisioning.net/0ne00058A7C/registrations/dev02/operations/4.99da589eb420cb29.60660343-17b9-44c0-b940-baba1c034dbb?api-version=2018-11-01')
(1557297149.856327, "ERROR : (_mqttConnect) DPS L => {u'status': u'failed', u'registrationState': {u'status': u'failed', u'registrationId': u'dev02', u'lastUpdatedDateTimeUtc': u'2019-05-08T06:32:26.1041395Z', u'errorMessage': u'Custom allocation failed with status code: 401', u'createdDateTimeUtc': u'2019-05-08T06:32:25.9595725Z', u'errorCode': 400209, u'etag': u'IjAwMDA2OTFmLTAwMDAtMDEwMC0wMDAwLTVjZDI3N2ZhMDAwMCI='}, u'operationId': u'4.99da589eb420cb29.60660343-17b9-44c0-b940-baba1c034dbb'}")
2. IoT Centralのポータルでデバイス を確認します
(1) IoT Centralのポータルの左Paneで "デバイス エクスプローラ ー" をクリックします
(2) エクスプローラ で "関連付けが解除されているデバイス " をクリックします
(3) デバイス のチェックボックス をチェックして、右上の "関連付け" ボタンをクリックします
(4) デバイス を関連づけるダイアログでテンプレートを選択し、"関連付け" をクリックします
3. 再度、サンプルプログラムを実行します
python app.py
参考
