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EC2 インスタンスと AWS IoT Core の連携

2021/02/21 05:45
2024/12/30 17:54
Programming
IoT
AWS CLI による AWS IoT Core トピックへのメッセージの Publish は以下のようなコマンドにて実行可能
aws iot-data publish --topic topic_1 --qos 1 --payload '{"message": "hello"}'
実際のデバイスでの利用感を掴んだり、デバッグ目的で EC2 からトピックへの操作ができると便利なので、EC2 インスタンスを AWS IoT のモノとして登録し、メッセージのやりとりをする方法をざっとみていく
AWS IoT を用いてデバイス上でメッセージの Publish/Subscribe をするまでのステップは大まかに以下のような流れ
  1. モノとそれに対する証明書を作成する
  2. ポリシーを作成する
  3. 証明書にポリシーを割り当てる
  4. AWS IoT へ Publish を行う

1. モノとそれに対する証明書を作成する

AWS CLI を利用するために aws configure コマンドで region の設定を行っておく
# Configure AWS CLI
aws configure  # region の設定をしておく
次に aws iot create-thing コマンドでモノの作成
aws iot create-thing --thing-name "EC2VirtualThing"
{
    "thingArn": "arn:aws:iot:ap-northeast-1:XXXXXXXXX:thing/EC2VirtualThing",
    "thingName": "EC2VirtualThing",
    "thingId": "XXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
}
続いて証明書の作成とモノへの紐付け
# 証明書の作成と配置
mkdir ~/certs
curl -o ~/certs/Amazon-root-CA-1.pem https://www.amazontrust.com/repository/AmazonRootCA1.pem

aws iot create-keys-and-certificate --set-as-active --certificate-pem-outfile "~/certs/device.pem.crt" --public-key-outfile "~/certs/public.pem.key" --private-key-outfile "~/certs/private.pem.key"
{
    "certificateArn": "XXXXXXXXXXXXX",
    "certificatePem": "-----BEGIN CERTIFICATE-----
XXXXXX
-----END CERTIFICATE-----
",
    "keyPair": {
        "PublicKey": "-----BEGIN PUBLIC KEY-----
XXXXXX
-----END PUBLIC KEY-----
",
        "PrivateKey": "-----BEGIN RSA PRIVATE KEY-----
XXXXXX
-----END RSA PRIVATE KEY-----
"
    },
    "certificateId": "XXXXXXXXXXXX"
}

# 証明書をモノに紐づける
aws iot attach-thing-principal --thing-name "EC2VirtualThing" --principal [certificateArn]

2. ポリシーを作成する

echo '{"Version":"2012-10-17","Statement":[{"Effect":"Allow","Action":["iot:Publish","iot:Subscribe","iot:Receive","iot:Connect"],"Resource":["*"]}]}' > ~/policy.json

aws iot create-policy \
    --policy-name "EC2VirtualThingPolicy" \
    --policy-document "file://~/policy.json"

3. 証明書にポリシーを割り当てる

aws iot attach-policy \
    --policy-name "EC2VirtualThingPolicy" \
    --target [certificateArn]

4. AWS IoT へ Publish を行う

様々なクライアントやプロトコルを用いて AWS IoT と連携が可能。
連携できるプロトコル、ポート、実行可能なオペレーション、利用する認証情報の組み合わせは Device communication protocols に記載がある。

Node.js で試す

AWS IoT Device SDK for JavaScript を導入する
sudo yum update -y
sudo yum install git -y

# install Node.js
curl -o- https://raw.githubusercontent.com/nvm-sh/nvm/v0.34.0/install.sh | bash
. ~/.nvm/nvm.sh
nvm install node

cd ~
git clone https://github.com/aws/aws-iot-device-sdk-js-v2.git
cd aws-iot-device-sdk-js-v2
npm install

cd ~/aws-iot-device-sdk-js-v2/samples/node/pub_sub
npm install
aws iot describe-endpoint --endpoint-type iot:Data-ATS
node dist/index.js --topic topic_1 --root-ca ~/certs/Amazon-root-CA-1.pem --cert ~/certs/device.pem.crt --key ~/certs/private.pem.key --endpoint your-iot-endpoint
AWS IoT マネジメントコンソールで topic_1 をサブスクライブした状態で以下を実行すると EC2 インスタンスから Publish したメッセージが出力される
node dist/index.js --topic topic_1 --root-ca ~/certs/Amazon-root-CA-1.pem --cert ~/certs/device.pem.crt --key ~/certs/private.pem.key --endpoint a112s9hz1ubgqs-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com

Mosquito で試す

Mosquitto のインストール
sudo amazon-linux-extras install epel -y
sudo yum install mosquitto -y
mosquitto_pub コマンドで Publish
$ mosquitto_pub --cafile ~/certs/Amazon-root-CA-1.pem --cert ~/certs/device.pem.crt --key ~/certs/private.pem.key -h "XXXXXX-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com" -p 8883 -q 1 -t topic_1 -m '{}' -d
Client mosq-XXXX sending CONNECT
Client mosq-XXXX received CONNACK (0)
Client mosq-XXXX sending PUBLISH (d0, q1, r0, m1, 'topic_1', ... (2 bytes))
Client mosq-XXXX received PUBACK (Mid: 1, RC:0)
Client mosq-XXXX sending DISCONNECT
mosquitto_sub コマンドで Subscribe
$ mosquitto_sub --cafile ~/certs/Amazon-root-CA-1.pem --cert ~/certs/device.pem.crt --key ~/certs/private.pem.key -h "XXXXXX-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com" -p 8883 -t topic_1 -d
Client mosq-XXXX sending CONNECT
Client mosq-XXXX received CONNACK (0)
Client mosq-XXXX sending SUBSCRIBE (Mid: 1, Topic: topic_1, QoS: 0, Options: 0x00)
Client mosq-XXXX received SUBACK
Subscribed (mid: 1): 0
{
  "message": "Hello from AWS IoT console"
}

HTTPS で試す

クライアント証明書を用いた Publish は以下のとおりに実行できる
$ curl \
     --cacert ~/certs/Amazon-root-CA-1.pem \
     --cert ~/certs/device.pem.crt \
     --key ~/certs/private.pem.key \
     -X POST https://XXXXXX-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com:8443/topics/topic_1?qos=1 \
     -d '{"test":true}'
{"message":"OK","traceId":"XXXXX-cd77-158d-f9fe-fbc78db0f96d"}