AWS IoT 소개

목차

• Introduction to AWS IoT
• AWS IoT Components
• AWS IoT and Other AWS Services

Introduction to AWS IoT

AWS IoT Core란?

• AWS IoT는 관리형 클라우드 플랫폼으로서, 연결된 디바이스를 클라우드 애플리케이션 및 기타 디바이스와 쉽고 안전하게 상호작용할 수 있습니다.
• AWS IoT는 수십억 개의 디바이스와 엄청난 양의 메시지를 지원할 수 있고 해당 메시지를 처리하고 AWS 엔드포인트 및 다른 디바이스로 안전하고 안정적으로 라우팅할 수 있습니다.
• AWS IoT를 사용하면 연결되지 않은 상태에서도 애플리케이션이 모든 디바이스를 추적하고 통신할 수 있습니다.
• AWS IoT는 AWS 서비스를 쉽게 사용하도록 하여 인프라스트럭처를 관리하지 않아도 연결된 디바이스에서 생성된 데이터를 수집, 처리, 분석 및 수행하는 IoT 애플리케이션을 구축할 수 있습니다.
• 사용가능한 AWS 서비스로는 AWS Lamda, Amazon Kinesis, Amazon S3, Amazon Machine Learning, Amazon Dynamo DB, Amazon CloudWatch, 및 Amazon Elasticsearch Service가 있습니다.
• AWS IoT 구성 요소에 대해 자세히 살펴보기 전에 좋은 IoT 플랫폼의 주요 기능을 살펴보겠습니다.

IoT 플랫폼의 핵심 요소

• Protocol support
  • IoT 플랫폼은 프로토콜 지원을 제공하여 저사양 저성능 디바이스에 통신을 지원해야 합니다.
    • 이는 단순히 소형 패킷 크기만을 의미하는 것은 아니며, 디바이스의 코드 공간이 적다는 것입니다. 이러한 센서 디바이스의 대부분은 리튬 이온 전지에서 실행되며, 몇 년 동안 함께 실행될 것입니다. 부피가 큰 프로토콜은 이 시나리오에 맞지 않습니다.
      
• Scalability
  • 뛰어난 IoT 플랫폼은 쉽게 확장될 수 있어야 합니다.
    • 수많은 디바이스가 거의 실시간으로 수많은 메시지를 교환하는 할 수 있는데, 이러한 디바이스 및 디바이스 간의 메시지가 확장됨에 따라 IoT 서비스를 제공하는 IoT 플랫폼도 쉽게 확장 가능해야 합니다.
• Security
  • 보안은 대규모 IoT 채택을 위한 가장 큰 장애물입니다.
    • IoT 디바이스는 때로 PII와 같은 민감한 정보를 전달합니다. 발생하는 위반은 데이터 위반 뿐만아니라 제어 위반일 수도 있으며 이는 심각한 영향을 미칩니다.
• Integration and analytics
  • IoT 플랫폼의 다른 핵심 구성요소는 클라우드 및 모바일 앱과의 통합을 저장하는 기능입니다.
  • 또한 생태계에서 디바이스가 수집한 방대한 데이터를 활용할 수 있도록 시각적 분석, 모션 학습 및 AI와 같은 서비스를 제공하는 것도 중요합니다.
• SDKs and tools
  • 좋은 IoT 플랫폼은 애플리케이션 개선을 위한 강력한 SDK도 지원해야 합니다.
    

AWS IoT Components

• AWS IoT에서 통신하는 방법을 살펴보겠습니다.
• AWS IoT는
  • 디바이스를 AWS 서비스 및 기타 디바이스에 연결하고,
  • 데이터 및 상호작용을 보호하고,
  • 디바이스 데이터를 처리 및 운영하며
  • 애플리케이션이 오프라인일 때도 디바이스와 상호작용할 수 있도록 하는 플랫폼입니다.

AWS IoT 디바이스 게이트웨이

• 디바이스가 AWS IoT와 안전하고 효율적으로 통신할 수 있도록 합니다.
• 게시-구독 모델을 사용하여 메시지를 교환할 수 있어 일대일 일대다 통신이 가능합니다.
• 일대다 통신 패턴을 통해, AWS IoT는 연결된 디바이스가 지정된 주제에 대한 데이터를 여러 구독자에게 전송할 수 있도록 합니다.

• 디바이스 게이트웨이는 MQTT, WebSockets 및 HTTP1.1 프로토콜을 지원합니다.

• 디바이스 게이트웨이는 Message Broker를 호스트합니다.

  • AWS IoT Message Broker는 게시-구독 브로커 서비스로 AWS IoT간에 메시지를 주고받을 수 있도록 합니다. AWS IoT와 통신할 때, 클라이언트는 sensor/temp/room1과 같은 주제로 메시지를 보냅니다. 이어서 Message Broker는 해당 주제에 대한 메시지를 받기로 등록한 모든 클라이언트에게 메시지를 보냅니다. 메시지를 보내는 일을 게시라고 합니다. 주제 필터에서 메시지를 수신하도록 등록하는 일을 구독이라고 합니다.
  • 주제 네임스페이스는 각 AWS 계정 및 리전 페어로 분리됩니다.
    • 예를 들어 AWS 계정의 sensor/temp/room1 주제는 다른 AWS 계정의 sensor/temp/room1 주제와 분리됩니다.
    • 리전도 마찬가지 입니다. us-east-1에 있는 동일한 AWS 계정의 sensor/temp/room1 주제는 us-east-2에 있는 동일한 주제와 분리됩니다.
  • AWS IoT는 AWS 계정 및 리전 간 메시지 송수신을 지원하지 않습니다.

  • 주제에 대한 메시지가 게시되면 Broker가 해당 주제를 매핑하는 구독과 함께 세션을 확인합니다. 그 후 Broker가 현재 연결된 클라이언트가 있는 모든 세션에 게시 메시지를 전달합니다.

    

Security

• AWS IoT는 서로 그리고 다른 서비스와 통신하도록 디바이스에 보안통신 채널을 제공합니다.
• AWS 클라우드 보안 메커니즘은 AWS IoT와 다른 서비스 또는 AWS 서비스 간 이동 시 데이터를 보호합니다.
• 연결된 각 디바이스에는 Message Broker나 사물 섀도우 서비스에 액세스하기 위한 자격증명이 있어야 합니다.
• AWS IoT간 모든 트래픽은 전송 계층 보안 (TLS)를 통해 암호화 되어야 합니다.

• Message Broker에 데이터를 안전하게 보내려면 디바이스 자격 증명을 안전하게 보관해야 합니다.

  

• Authentication and Authorization

  • AWS IoT는 인증을 위해 4가지 유형의 ID 원칙을 지원합니다.
    • X.509 certificates
    • IAM users,groups, and roles
    • Amazon Cognito identities
    • Federated identities
  • 이러한 ID은 모바일 애플리케이션, 웹 애플리케이션, 또는 데스크톱 애플리케이션에서 사용할 수 있습니다.
    • 보통 AWS IoT 디바이스는 X.509 인증서를 사용하는 반면, 모바일 애플리케이션을 Amazon Congnito ID를 사용합니다.
    • 웹 및 데스크톱 애플리케이션은 IAM 또는 Federated ID를 사용합니다.

• 정책은 인증된 ID로 할 수 있는 것을 결정합니다.

  • 인증된 ID는 디바이스, 모바일 애플리케이션, 웹 애플리케이션, 또는 데스크톱 애플리케이션에서 사용됩니다.
  • ID는 권한을 부여하는 정책이 있는 경우에만 AWS IoT 작업을 실행할 수 있습니다.
  • AWS IoT 정책과 IAM 역할 모두 AWS IoT에서 ID로 수행할 수 있는 작업 제어에 사용됩니다.
  • 사용하는 정책 유형은 AWS IoT 인증에 사용하는 ID 유형에 따라 다릅니다.

Rules Engine

• AWS IoT 규칙 엔진은 규칙과 일치하는 수신 MQTT 메시지를 수신 대기합니다. 일치하는 메시지가 수신되면 규칙이 MQTT 메시지에 있는 데이터에 조치를 취합니다.

  • 예를 들어 Amazon S3 버킷에 데이터 쓰기, Lambda 함수 호출 또는 Amzaon SNS 주제로 메시지 전송 등입니다.

  

  • 시애틀에서 차량 한 대가 비가 오는 위험한 조건에서 운행하고 있습니다. 커넥티드 카 모듈이 도로 상태 및 엔진 성능에 대한 이 원격 측정 데이터를 지속적으로 모두 수집하여 AWS IoT로 푸싱합니다.
  • 여기서 규칙 엔진은 이 데이터를 분석하여 해당 우편 번호에 있는 모든 차량에 위험한 운행 조건에 대한 경고를 표시할 수 있습니다.
  • 동시에 AWS IoT는 이 데이터를 모두 S3 버킷으로 로드하고 이 데이터에 대해 실행할 시각적 분석을 Amazon QuickSight를 사용하여 초기화할 수 있습니다.
  • 또한 Amazon Machine Learning을 트리거하여 엔진의 예측 유지 관리에 대한 모델을 학습할 수 있습니다.

Device Shadow

• 우리는 디바이스가 항상 연결된 이상적인 세상에 살지 않습니다. 디바이스는 간헐적인 연결이 되기 쉽습니다.

  

• 디바이스 섀도우는 작업을 수행할 수 있는 디바이스 대표로 간주할 수 있습니다.

• 사물 새도우는 디바이스 섀도우라고 하기도 하며, 사물, 의미 디바이스, 앱 등의 최신 상태 정보를 저장 및 검색하는 데 사용하는 JSON 문서입니다.

  • 사물 새도우 서비스는 AWS IoT에 연결하는 각 사물의 사물 새도우를 유지합니다.
  • 사물 새도우를 사용하여 사물의 인터넷 연결 상태에 관계없이 MQTT 또는 HTTP를 통해 사물 상태를 확인하고 설정할 수 있습니다.

• 질량 분석기 사례

  

  • 질량 분석기는 AWS IoT에 연결하고, 다중 시간 주기 전체의 상태 및 수치를 보고합니다. 하지만 질량 분석기는 연결이 끊길 수 있고, 주기가 완료되면 질량 분석기는 오프라인이 됩니다. 하지만 기술자들은 질량 분석기가 항상 온라인 상태인 것처럼 원활하게 연결되기를 원합니다.
  • AWS IoT 디바이스 섀도우는 온라인 상태에서 질량 분석기가 마지막으로 확인한 상태를 보고할 수 있도록 합니다.
  • 상태는 섀도우에 지속되므로, 기술자들은 자신의 모바일 앱을 사용하여 섀도우에서 이 디바이스 관련 정보를 쿼리할 수 있습니다.
  • 또한 기술자들은 디바이스 섀도우를 통해 분석기의 새 상태를 설정할 수 있습니다. 이 새 상태는 분석기가 온라인 상태가 되었을 때 다시 푸시됩니다.

Device Registry

• 디바이스 레지스트리는 디바이스의 데이터베이스라고 볼 수 있습니다. 디바이스 레지스트리에서 디바이스를 통한 입력은 선택 사항입니다. 하지만 이렇게 하면 디바이스 생태계를 효율적으로 관리할 수 있습니다.
• 디바이스 레지스트리는 사물과 사물 유형으로 구성됩니다.
  • 예: 스마트 전구
    • 사물 유형: 전구
    • 사물의 속성: 일련번호, 제조업체 및 와트

• 디바이스 레지스트리의 각 디바이스는 고유하게 식별할 수 있고, 모델 번호와 같은 메타데이터가 있거나 연락처 및 이와 관련된 인증서를 지원할 수 있습니다.

  • 디바이스 레지스트리에서 메타데이터를 기반으로 연결된 디바이스를 검색할 수 있습니다.

• 사물은 한 번에 하나의 사물과만 연결될 수 있습니다.

• 사물 유형에서 원하는 대로 사물을 연결 및 연결 해졔할 수 있습니다.

AWS IoT Device SDK

• AWS IOT Device SDK를 사용하면 디바이스를 AWS IoT에 연결할 수 있습니다.
• AWS IoT Device SDK는 오픈 소스 라이브러리, 샘플을 포함한 개발자 가이드 및 포팅 가이드를 포함하므로 혁신적인 IoT 제품이나 솔루션을 선택한 하드웨어 플랫폼에서 구축할 수 있습니다.
• 임베디드 C용 AWS IoT Device SDK는 내장형 애플리케이션에 사용할 수 있는 C 소스 파일 모음으로, AWS IoT 플랫폼에 안전하게 연결할 수 있습니다.
  
• AWS IoT Device SDK .js 패키지는 개발자가 WebSocket 프로토콜을 통해 MQTT 또는 HTTP를 사용하여 AWS IoT에 액세스하는 JavaScript 애플리케이션을 작성할 수 있도록합니다.
• AWS IoT Arduino Yun SDK는 개발자가 Yun-호환 보드를 AWS IoT에 연결할 수 있도록 합니다.
• iOS용 AWS Mobile SDK는 오픈소스 소프트웨어 개발 키트(SDK)로 Apache 오픈 소스 라이선스 하에서 배포됩니다.
• Android용 AWS Mobile SDK에는 개발자가 AWS를 사용하여 연결된 모바일 애플리케이션을 구축하기 위한 라이브러리, 샘플 및 문서가 포함되어 있습니다.