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我们应该建立什么物联网？ 一日内在Amazon上的物联网

为了开始处理IoT（物联网）平台，我因缺乏能够与协议和访问方法兼容的IoT设备而停下来。 但是，当我意识到可以将普通的智能手机用作设备时，建立工作链的过程花了一天的时间。

拿一部可以模拟具有温度，湿度和压力传感器的IoT设备的智能手机，然后将读数发送到Amazon IoT平台。 在平台上，我们将建立一条规则，即从设备收到数据后，将调用通知服务，通知服务随后将发送一封包含所接收数据的电子邮件。

这样的系统当然没有什么实用价值，但是它可以让您了解一切的工作原理：

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为什么选择亚马逊的物联网平台？ 为什么需要了解物联网平台的工作原理？

M2M-物联网-IoE


世界上有越来越多的物联网设备，分析机构和世界统计机构都在谈论这一点。

我们自己可以清楚地看到，越来越多的系统连接到Internet并自动或由人控制：智能家居，汽车，可穿戴设备。 现在，他们不仅在谈论物联网，而且还在谈论IoE（万物互联），因为 连接到平台的设备不仅用于工业系统中，而且还用于人员。

因此，我们至少需要了解自己的工作原理，以便了解如何有效使用设备或安全性的限制和细微差别。

为什么是亚马逊？


亚马逊根据世界趋势开发服务，从而获得“通用”系统，其基本原理已为所有制造商所采用。 云平台具有更大的优势-这是能够在几个小时内自行部署系统而不涉及公司IT服务和安全性的能力）

为什么选择智能手机而不是某些物联网入门套件？


通过仔细检查，智能手机可以很好地模拟物联网设备：

  • 它具有在其上运行应用程序的Linux。
  • 存在到Internet的移动连接；
  • 使用软件，您可以模拟传感器读数。

即 使用真正的IoT设备与使用智能手机没有什么不同，除了使用特定的SDK来获取传感器读数。 所有其他通信将类似。

让我跳过有关标准，分析和营销研究的部分-在本文的结尾，我将提供一些相关链接。 我渴望做一些有趣的事情）

AWS IoT平台


亚马逊绘制了一个相当清晰的平台图：

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通常，这里一切都清楚了：

  • （1）有些设备使用SDK与IoT平台进行交互。
  • （2）设备发送经过身份验证和授权服务验证的消息。
  • （3）消息使用不同的协议到达设备网关，然后转到规则处理程序（4.1），然后将消息复制（4.2）到设备影子。
  • （4.2）设备影子是数字双打，用于存储始终可供应用程序使用的设备的当前状态。 另一方面，在没有与设备通信的情况下，设备影子会执行来自应用程序的控制命令，并在重新连接时将当前状态与设备同步。
  • （4.1）根据接收到的数据，规则处理程序执行预定的操作（5.1），例如，将数据保存在DB中，发送SMS或电子邮件通知，调用HTTP API，将数据发送到分析系统等。
  • （5.2）应用程序使用此数据通过AWS API（6）控制和管理设备
  • 所有设备上的信息都存储在AWS IoT平台（7）上。

我们开始理解，该方案有点复杂：

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出现：

作业 -在设备上执行标准操作，例如，安装应用程序，更新固件，重启设备等。
主题是MQTT协议的本质。 来自物联网设备的消息将发送到特定主题。
IAM角色 -代表执行规则并有权访问必需的AWS资源的AWS用户。

规则包括：

  • 过滤器-用于处理的消息过滤器。 设置为SQL查询。
  • 动作-要执行的动作。
  • 角色-一个或多个IAM角色。

证书 -会上传到IoT设备，并在AWS平台上对设备进行帮助身份验证。 组成：

  • X.509设备证书
  • 私钥
  • AWS根证书

策略 -策略附加到证书上，这些证书确定设备可以执行的操作。 政策授权设备。
详细介绍从IoT平台接收信息的AWS服务 ：Analytics（分析），DB，SNS通知服务。

我们连接设备


我不会完全给出有关将IoT设备连接到Amazon平台的说明： AWS IoT入门 。 但要了解任务的范围，我将列出使该方案起作用所需采取的步骤：

  • 在平台上创建my-iot-dev设备
  • 我们获得了设备证书X.509，私钥，公钥
  • 获取AWS平台的根证书（适用于AWS IoT的根CA）
  • 创建my-iot-dev-policy策略。 对于我们的演示，我们允许所有操作：iot：*

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  • 将策略附加到证书
  • 将证书附加到设备
  • 结果，我们收到了带有设备和策略的证书：

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  • 创建一个规则。 该规则将调用AWS SNS（简单通知服务）通知服务以发送电子邮件。 因此，您必须首先在AWS SNS中创建一个主题（my-iot-dev-sns-topic）：

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  • 现在，我们配置此主题在接收数据时将执行的操作。 为此，请创建该主题的订阅（订阅Amazon SNS主题），输入目标电子邮件地址，等待验证字母，然后确认该电子邮件。

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现在创建规则本身（my_iot_dev_rule），它将调用创建的主题：

  • 过滤器： SELECT * FROM'my / dev-topic'-当接收到名为'my / dev-topic'的主题中的任何消息时，触发过滤器；
  • 行动：向先前创建的SNS主题发送一条消息“ arn：aws：sns：eu-central-1：1219xxx34064：my-iot-dev-sns-topic”；
  • IAM角色：创建具有访问SNS主题的my-dev-role角色。

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  • 创建了我们设备的所有逻辑实体。 现在，您可以测试该方案在理论上是否有效。 为此，AWS有一个测试工具，可让您发送和接收类似于真实设备的消息。 我们启动它，订阅主题（我的/ dev-topic）并发送“ Hello World！”。 讯息：

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  • 我们检查消息“ Hello World！”是否到达 并得出电路工作正常的结论。

智能手机配置


现在是时候配置物联网设备了，这将是我的智能手机。 为此，请使用AWS开发工具包JavaScript指令 。 要将智能手机变成物联网设备，您需要：

  • 复制到设备：私钥，X.509和“ Root CA for AWS”证书；
  • 安装Node.js和npm软件包管理器；
  • 安装AWS开发工具包;
  • 安装并运行测试程序。

在我们的情况下，一切都会变得容易一些，因为 我将证书，AWS开发工具包和测试程序放在GitHub上，您可以克隆IoT-Sensors存储库 。 如果有人要使用我的测试程序，则需要将其证书放在/ IoT / certs目录中，并在/ server / src / services / IoT-AOI-Server文件中写入设备的实际Rest API端点：

device = deviceModule({ … host: 'a2lqo1xxx4zydi-ats.iot.eu-central-1.amazonaws.com', … })

Rest API端点来自设备设置：

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如果您想尝试一些标准的东西，则可以使用AWS开发工具包中的测试程序。

Android是相同的Linux，但是有其局限性，因此，要运行JS应用程序，您需要安装一个特殊的终端， 例如Termux 。

对于Termux的初始开发，有很多文章，例如： 在Android上启动NodeJS应用程序 。 但总的来说，在安装Termux之后，您只需要执行一些魔术命令即可：

 git clone https://github.com/AlexeySushkov/IoT-Sensors.git

服务器安装


 cd ~/IoT-Sensors/server npm install npm start

如果一切顺利，该行将出现在终端中：
服务器在端口8081上启动

现场看起来像这样：

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客户端安装


 cd ~/IoT-Sensors/client npm install npm run serve

如果一切顺利，该行将出现在终端中：
在以下端口运行的应用程序：8080

接下来，在智能手机浏览器中，输入： http：//本地主机：8080

屏幕上将出现一个测试应用程序：

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按下“ INIT DEV”按钮。 这将对AWS IoT平台上的IoT设备进行身份验证和授权。 如果成功，状态将变为“ Init OK”。

接下来，我们输入温度，湿度和压力传感器的值，例如：
温度：23
湿度65
压力：787

然后按“发送数据”按钮。

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之后，该应用程序将添加一个时间戳，并以MQTT消息的形式将数据发送到主题“ my / dev-topic”。 IoT平台接收消息并激活一条规则，该规则将消息发送到AWS SNS通知服务，该服务将以接收到的数据以JSON格式发送电子邮件：

 {"time":"Mon, 30 Sep 2019 13:54:52 GMT", "temperature":"23", "humidity":"65", "pressure":"787"}

如果消息发送成功，则状态更改为：“发布确定”，并且一封电子邮件发送到该邮件：

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AWS IoT平台具有一个监控系统，该系统显示来自IoT设备的连接和消息的数量，协议统计信息，消息类型等：

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所以现在一切都在为真实而努力！

结论


我们使用亚马逊平台构建了一个小型但真正的物联网。 所有平台都基于相同的原则构建，因此，如果在选择物联网系统时出现问题，我们将准备提出以下问题。 此外，了解了亚马逊的答案，我们可以得出结论：该平台的成熟程度：

装置

  • 如何将设备添加到系统？
  • 如何确保设备认证和授权？
  • 发送到平台的数据是否发生加密？

平台平台

  • 平台上的密钥和证书如何受到保护？
  • 规则是如何形成的？
  • 规则可以遵循哪些行动？
  • 如何监视和管理设备？
  • 平台上的设备是否有阴影（数字双打）？
  • 哪些报告和分析可用？

互动互动

  • 使用什么协议连接设备？
  • 应用程序与设备之间如何交互？
  • 交互逻辑如何测试？

按照承诺，我将提供一些指向标准和分析的相关链接：

物联网标准


令人惊讶的是，标准化巨头（ ISO / IEC ， IEEE ， ITU-T ）在2016年之后对物联网失去了兴趣。 他们当然在做某事，但是不知不觉中没有闪烁。 NIST还发布了其“物联网”研究，但在2016年之后，再没有比这有趣的了。

电信机构看起来更好，这并不奇怪，因为 没有连通性，物联网就不是物联网。 TM-Forum在其保护下收集IoE和数字生态系统的案例和项目，而ETSI 则更容易并加入了OneM2M 。

现在，我们来到了相对较新成立的两个组织，但它们已经确定了物联网发展的全球方向：

一个M2M

OneM2M是来自不同国家的标准化组织 ，电信公司和制造商的协会 。 他们在公共领域中拥有数十个相关文档，这些文档通过体系结构模型和功能图使人深深着迷 。

IIC

IIC（工业互联网联盟）-一个标准化工业物联网的组织-这些主要是软件和设备的制造商 。 他们还发布了参考架构。 总的来说，这里有看完美世界的地方！ ）

物联网分析


我们所有喜欢的分析机构都发布了物联网研究，但并非全部免费。 例如，我将提供一些相关的文章，这些文章展示了对物联网发展的乐观预测：



这仅仅是开始！

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN472216/

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