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Erstellen und Bereitstellen von loT Edge-Geräten in großem Umfang unter Linux mit symmetrischem Schlüssel

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Gilt für: yes icon IoT Edge 1.1

Wichtig

IoT Edge 1.1: Datum für das Supportende war der 13. Dezember 2022. Informationen zur Unterstützung für dieses Produkt, diesen Dienst, diese Technologie oder diese API finden Sie in der Microsoft Lifecycle-Richtlinie. Weitere Informationen zum Aktualisieren auf die neueste Version von IoT Edge finden Sie unter Update IoT Edge.

In diesem Artikel finden Sie eine umfassende Anleitung für die automatische Bereitstellung mit symmetrischen Schlüsseln von einem oder mehreren loT Edge-Geräte unter Linux. Sie können Azure loT Edge-Geräte mit dem Azure loT Hub-Device Provisioning Service (DPS) automatisch bereitstellen. Wenn Sie mit dem Prozess der automatischen Bereitstellung nicht vertraut sind, lesen Sie die Übersicht zur Bereitstellung, bevor Sie den Vorgang fortsetzen.

Aufgaben:

  1. Erstellen Sie entweder eine individuelle Registrierung für ein einzelnes Gerät oder eine Gruppenregistrierung für eine Gruppe von Geräten.
  2. Installieren Sie die IoT Edge-Runtime, und verbinden Sie das Gerät mit dem IoT Hub.

Der Nachweis des symmetrischen Schlüssels ist eine einfache Methode zum Authentifizieren eines Geräts mit einer Device Provisioning Service-Instanz. Diese Nachweismethode stellt eine „Hallo Welt“-Umgebung für Entwickler bereit, die noch nicht mit der Gerätebereitstellung vertraut sind oder keine strengen Sicherheitsanforderungen haben. Die Gerätebestätigung bzw. der Nachweis mithilfe eines TPM (Trusted Platform Module) oder von X.509-Zertifikaten ist sicherer und sollte verwendet werden, wenn striktere Sicherheitsanforderungen gelten.

Voraussetzungen

Cloudressourcen

  • Ein aktiver IoT-Hub
  • Eine Instanz des IoT Hub Device Provisioning Service (Gerätebereitstellungsdienst) in Azure, die mit Ihrem IoT-Hub verknüpft ist

Geräteanforderungen

Ein physisches oder virtuelles Linux-Gerät, dass das IoT Edge-Gerät sein soll.

Sie müssen eine eindeutige Registrierungs-ID definieren, um jedes Gerät zu identifizieren. Sie können die MAC-Adresse, Seriennummer oder eindeutige Informationen vom Gerät verwenden. So könnten Sie beispielsweise mithilfe einer Kombination aus MAC-Adresse und Seriennummer diese Zeichenfolge für eine Registrierungs-ID bilden: sn-007-888-abc-mac-a1-b2-c3-d4-e5-f6. Gültige Zeichen sind alphanumerische Kleinbuchstaben und Bindestriche (-).

Erstellen einer DPS-Registrierung

Erstellen Sie eine Registrierung, um ein oder mehrere Geräte über DPS bereitzustellen.

Wenn Sie ein einzelnes IoT Edge-Gerät bereitstellen möchten, erstellen Sie eine individuelle Registrierung. Wenn Sie mehrere Geräte bereitstellen müssen, führen Sie die Schritte zum Erstellen einer DPS-Gruppenregistrierung aus.

Wenn Sie eine Registrierung im DPS erstellen, haben Sie die Möglichkeit, einen Anfangszustand des Gerätezwillings zu deklarieren. Im Gerätezwilling können Sie Tags zum Gruppieren von Geräten nach jeder beliebigen Metrik, z.B. Region, Umgebung, Speicherort oder Geräte, festlegen, die Sie in Ihrer Projektmappe benötigen. Diese Tags werden zum Erstellen von automatischen Bereitstellungen verwendet.

Weitere Informationen zu Registrierungen im Device Provisioning Service finden Sie unter Verwalten von Geräteregistrierungen.

Erstellen einer individuellen DPS-Registrierung

Tipp

Die Schritte in diesem Artikel gelten für das Azure-Portal. Sie können individuelle Registrierungen aber auch mithilfe der Azure CLI erstellen. Weitere Informationen finden Sie unter az iot dps-Registrierung. Verwenden Sie als Teil des CLI-Befehls das Flag edge-enabled (Edge-fähig), um anzugeben, dass die Registrierung für ein IoT Edge-Gerät gilt.

  1. Navigieren Sie im Azure-Portal zu Ihrer Instanz des IoT Hub Device Provisioning Service.

  2. Klicken Sie in Einstellungen auf Registrierungen verwalten.

  3. Klicken Sie auf Individuelle Registrierung hinzufügen, und führen Sie dann die folgenden Schritte aus, um die Registrierung zu konfigurieren:

    1. Wählen Sie unter Mechanismus die Option Symmetrischer Schlüssel aus.

    2. Geben Sie eine eindeutige Registrierungs-ID für Ihr Gerät an.

    3. Optional können Sie eine IoT Hub-Geräte-ID für Ihr Gerät angeben. Sie können mithilfe von Geräte-IDs ein einzelnes Gerät als Ziel für die Modulbereitstellung festlegen. Wenn Sie keine Geräte-ID angeben, wird die Registrierungs-ID verwendet.

    4. Wählen Sie True aus, um anzugeben, dass die Registrierung für ein IoT Edge-Gerät erfolgt.

    5. Fügen Sie optional einen Tagwert zu Anfänglicher Status von Gerätezwilling hinzu. Sie können mithilfe von Tags Gruppen von Geräten als Ziel für die Modulbereitstellung festlegen. Beispiel:

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

    6. Wählen Sie Speichern aus.

  4. Kopieren Sie den Wert Primärschlüssel der individuellen Registrierung, der beim Installieren der IoT Edge-Runtime verwendet werden soll.

Nachdem nun eine Registrierung für dieses Gerät vorhanden ist, kann die IoT Edge-Runtime das Gerät während der Installation automatisch bereitstellen.

Installieren von IoT Edge

In diesem Abschnitt bereiten Sie Ihre Linux-VM oder Ihr physisches Gerät für IoT Edge vor. Anschließend installieren Sie IoT Edge.

Führen Sie die folgenden Befehle aus, um das Paketrepository hinzuzufügen, und fügen Sie dann Ihrer Liste von vertrauenswürdigen Schlüsseln den Microsoft-Paketsignaturschlüssel hinzu.

Wichtig

Am 30. Juni 2022 wurde Raspberry Pi OS Stretch aus der Betriebssystem-Supportliste der Stufe 1 zurückgezogen. Wenn Sie potenzielle Sicherheitsrisiken vermeiden möchten, aktualisieren Sie Ihr Hostbetriebssystem auf Bullseye.

Die Installation kann mit einigen wenigen Befehlen erledigt werden. Öffnen Sie ein Terminal, und führen Sie die folgenden Befehle aus:

  • 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

Hinweis

Für Azure IoT Edge-Softwarepakete gelten die in jedem Paket (im Verzeichnis usr/share/doc/{package-name} oder LICENSE) enthaltenen Lizenzbedingungen. Lesen Sie die Lizenzbedingungen, bevor Sie ein Paket verwenden. Durch Ihre Installation und Verwendung eines Pakets erklären Sie Ihre Zustimmung zu diesen Bedingungen. Wenn Sie den Lizenzbedingungen nicht zustimmen, verwenden Sie das Paket nicht.

Installieren einer Containerengine

Azure IoT Edge basiert auf einer OCI-kompatiblen Containerruntime. Für Produktionsszenarien empfehlen wir die Verwendung der Moby-Engine. Die Moby-Engine ist die einzige Container-Engine, die offiziell von IoT Edge unterstützt wird. Docker CE/EE-Containerimages sind mit der Moby-Runtime kompatibel.

Installieren Sie die Moby-Engine.

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

Nachdem die Moby-Engine erfolgreich installiert wurde, konfigurieren Sie sie so, dass der local Protokollierungstreiber als Protokollierungsmechanismus verwendet wird. Weitere Informationen zur Protokollierungskonfiguration finden Sie in der Prüfliste zur Produktionsbereitstellung.

  • Erstellen oder öffnen Sie die Konfigurationsdatei des Docker-Daemons unter /etc/docker/daemon.json.

  • Legen Sie den Standardprotokollierungstreiber auf den Protokollierungstreiber local fest, wie im folgenden Beispiel gezeigt.

       {
      "log-driver": "local"
   }

  • Starten Sie die Container-Engine neu, damit die Änderungen wirksam werden.

    sudo systemctl restart docker

    Tipp

    Wenn beim Installieren der Moby-Container-Engine Fehler angezeigt werden, überprüfen Sie Ihren Linux-Kernel auf Moby-Kompatibilität. Einige Hersteller von eingebetteten Geräten stellen Geräteimages mit benutzerdefinierten Linux-Kernels bereit, denen die Funktionen für die Containerengine-Kompatibilität fehlen. Führen Sie den folgenden Befehl aus, der das von Moby bereitgestellte check-config-Skript verwendet, um die Kernelkonfiguration zu überprüfen:

    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

    Überprüfen Sie in der Ausgabe des Skripts, ob alle Elemente unter Generally Necessary und Network Drivers aktiviert sind. Wenn Funktionen fehlen, aktivieren Sie diese, indem Sie Ihren Kernel aus der Quelle neu erstellen und die zugehörigen Module auswählen, die in die entsprechende Konfigurationsdatei für den Kernel eingebunden werden sollen. Gleiches gilt, wenn Sie einen Kernelkonfigurationsgenerator wie defconfig oder menuconfig verwenden: Suchen und aktivieren Sie die entsprechenden Funktionen, und erstellen Sie dann den Kernel dementsprechend neu. Sobald Sie Ihren neu bearbeiteten Kernel bereitgestellt haben, führen Sie das check-config-Skript erneut aus, um zu überprüfen, ob alle erforderlichen Funktionen erfolgreich aktiviert wurden.

Installieren der IoT Edge-Runtime

Der Daemon für IoT Edge-Sicherheit dient zum Bereitstellen und Einhalten von Sicherheitsstandards auf dem IoT Edge-Gerät. Der Daemon wird bei jedem Start gestartet und führt durch Starten der restlichen IoT Edge-Runtime einen Bootstrap für das Gerät aus.

Die in diesem Abschnitt beschriebenen Schritte stellen den typischen Prozess zum Installieren der neuesten Version auf einem Gerät dar, das über eine Internetverbindung verfügt. Wenn Sie eine bestimmte Version, z. B eine Vorabversion, installieren oder eine Offlineinstallation durchführen müssen, führen Sie die Schritte unter Offlineinstallation oder Installation einer bestimmten Version weiter unten in diesem Artikel aus.

Installieren Sie IoT Edge, Version 1.1.*, zusammen mit dem Paket libiothsm-std:

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

Hinweis

IoT Edge, Version 1.1, ist der Branch für langfristigen Support von IoT Edge. Wenn Sie eine ältere Version ausführen, empfehlen wir, den neuesten Patch zu installieren oder darauf zu aktualisieren, da ältere Versionen nicht mehr unterstützt werden.

Bereitstellen des Geräts mit seiner Cloud-Identität

Konfigurieren Sie Ihr Gerät mit den Informationen, die es zum Herstellen einer Verbindung mit dem Gerätebereitstellungsdienst und IoT Hub verwendet, sobald die Runtime auf Ihrem Gerät installiert ist.

Halten Sie die folgenden Informationen bereit:

  • Den Wert für den DPS-ID-Bereich
  • Die von Ihnen erstellte Registrierungs-ID für das Gerät
  • Entweder der Primärschlüssel aus einer individuellen Registrierung oder ein abgeleiteter Schlüssel für Geräte, die eine Gruppenregistrierung verwenden.

  1. Öffnen Sie die Konfigurationsdatei auf dem IoT Edge-Gerät.

    sudo nano /etc/iotedge/config.yaml

  2. Suchen Sie den Abschnitt zu Bereitstellungskonfigurationen der Datei. Heben Sie die Auskommentierung der Zeilen für die Bereitstellung des symmetrischen DPS-Schlüssels auf, und vergewissern Sie sich, dass alle anderen Bereitstellungszeilen auskommentiert sind.

    Der Zeile provisioning: sollte kein Leerzeichen vorangestellt und geschachtelte Elemente sollten um zwei Leerzeichen eingerückt sein.

    # DPS TPM provisioning configuration
provisioning:
  source: "dps"
  global_endpoint: "https://global.azure-devices-provisioning.net"
  scope_id: "PASTE_YOUR_SCOPE_ID_HERE"
  attestation:
    method: "symmetric_key"
    registration_id: "PASTE_YOUR_REGISTRATION_ID_HERE"
    symmetric_key: "PASTE_YOUR_PRIMARY_KEY_OR_DERIVED_KEY_HERE"

# always_reprovision_on_startup: true
# dynamic_reprovisioning: true

  3. Aktualisieren Sie die Werte scope_id, registration_idund symmetric_key mit Ihren DPS- und Geräteinformationen.

  4. Verwenden Sie optional die Zeilen always_reprovision_on_startup oder dynamic_reprovisioning, um das Verhalten bei der erneuten Bereitstellung Ihres Geräts zu konfigurieren. Wenn für ein Gerät die erneute Bereitstellung beim Start festgelegt wurde, wird es immer zuerst versuchen, mit DPS bereitzustellen, und bei einem Fehler auf die Bereitstellungssicherung zurückgreifen. Wurde für ein Gerät festgelegt, dass es sich selbst dynamisch erneut bereitstellt, werden IoT Edge (und alle Module) neu gestartet und erneut bereit gestellt, wenn ein Ereignis zur erneuten Bereitstellung erkannt wird (etwa, wenn das Gerät von einer IoT Hub-Instanz in eine andere verschoben wird). IoT Edge prüft insbesondere auf Fehler vom Typ bad_credential oder device_disabled des SDK, um das Ereignis zur erneuten Bereitstellung zu erkennen. Um dieses Ereignis manuell auszulösen, deaktivieren Sie das Gerät in IoT Hub. Weitere Informationen finden Sie unter IoT Hub Device-Konzepte für die erneute Bereitstellung.

  5. Starten Sie die IoT Edge-Runtime neu, damit alle am Gerät vorgenommenen Konfigurationsänderungen erfasst werden.

    sudo systemctl restart iotedge

Bestätigen einer erfolgreichen Installation

Wenn die Runtime erfolgreich gestartet wurde, können Sie zu Ihrem IoT Hub navigieren und mit dem Bereitstellen von IoT Edge-Modulen auf Ihrem Gerät beginnen.

Sie können überprüfen, ob die individuelle Registrierung, die Sie im Gerätebereitstellungsdienst erstellt haben, verwendet wurde. Navigieren Sie im Azure-Portal zu Ihrer Instanz für den Gerätebereitstellungsdienst. Öffnen Sie die Registrierungsdetails für die von Ihnen erstellte individuelle Registrierung. Beachten Sie, dass der Status der Registrierung Zugewiesen lautet und die Geräte-ID aufgeführt ist.

Mit den folgenden Befehlen können Sie auf Ihrem Gerät überprüfen, ob IoT Edge erfolgreich installiert und gestartet wurde.

Überprüfen Sie den Status des IoT Edge-Diensts.

systemctl status iotedge

Untersuchen Sie die Dienstprotokolle.

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

Führen Sie ausgeführte Module auf.

iotedge list

Nächste Schritte

Der Registrierungsprozess des Device Provisioning Service ermöglicht es Ihnen, die Geräte-ID und die Tags von Gerätezwillingen beim Bereitstellen des neuen Geräts festzulegen. Sie können diese Werte verwenden, um einzelne Geräte oder Gruppen von Geräten über die automatische Geräteverwaltung als Ziel festzulegen. Weitere Informationen finden Sie unter Bedarfsgerechtes Bereitstellen und Überwachen von IoT Edge-Modulen mithilfe des Azure-Portals oder Verwenden der Azure CLI.