JAWS-UG IoT専門支部 IoTサロン 2016-02 発表資料

1. AWS IoT アップデート
アマゾン ウェブ サービスジャパン株式会社
ソリューション アーキテクト
福井 厚

2. 名前：福井 厚（@fatushi）
所属：アマゾンウェブサービスジャパン株式会社
技術本部エンタープライズソリューション部
ソリューション アーキテクト
経歴：
メーカーサポート、ソフトハウス、SIベンダー（国産、外資）、開発系コンサルティング ファームを経て2015年
7⽉ よりアマゾン ウェブ サービス ジャパン株式会社でソリューション アーキテクトとして活動。
2008年8⽉、Microsoft Certified Architect for Solutions Certification (MCA) に認定される。
マイクロソフトMVPアワード受賞歴11回（2015年7⽉にMVP 終了）
C#を愛し、.NETが⼤好きなエンジニアとして .NET開発者向けにAWSを普及する活動を実施中。
好きなAWSサービス： AWS IoT, Code Commit, Code Deploy, Code Pipeline
⾃⼰紹介

3. AWS IoT 概要

4. クラウドとモノをつなげるときに解決すべき
課題
多くのSDKや
ツール
様々なプロトコル スケーラビリティ
&
ノイズ/信号
セキュリティ
＆
管理
クラウド、モバイルアプリま
たは分析基盤とのインテグ
レーション

5. AWS IoT
デバイスデータに対する
いろいろなアクション
セキュアでスケーラブルな
デバイスとクラウドの
双⽅向接続
誰でも簡単に
はじめられる
さまざまなデバイスをAWSの各種サービスや他のデバイスにセキュアに接続し、
デバイスデータに対する処理やアクションを実⾏することが可能

6. データフローとAWSサービスのマッピング
収集 処理 分析
保存
S3
Kinesis
DynamoDB
Data Collection
and Storage
AWS Lambda
KCL Apps
Event
Processing
EMR Redshift
Machine
Learning
Data
Processing
Data
Analysis
IoT

7. AWS IoT Overview

8. AWS IoT : メッセージブローカー
メッセージブローカー

9. AWS IoT メッセージブローカー
スタンダードプロトコル (no lock-in)
数百万デバイスやアプリをMQTTや
HTTP1.1プロトコルを使って通信ができる
長期間のセッション保持によるクラウドを介し
たメッセージ送受信
クライアント（デバイスやアプリ）は制御信号
やコマンドなどをクラウドから受信することが
できる
デフォルトのセキュリティ
X509証明書とTLS1.2を使った相互認証が
デフォルト
Topic Based
Architecture
(lights/thing-2/color)
ハイスケーラブルメッ
セージブローカー

10. MQTT
• M2M/IoTで利⽤されるコミュニケーションプロトコル
• OASIS スタンダードプロトコル(v3.1.1)
• ライトウェイト
• Pub-Sub メッセージ交換モデル
• リソースや回線帯域が限られているデバイスで利⽤

11. MQTT Publish/Subscribe
Publisher
Publisher
Publisher
Broker
Topic:
sensor/temp
Subscriber
Subscriber
Subscriber

12. MQTTトピック – ワイルドカード “#”
sensor/#
sensor配下すべての
トピックをsubscribe
sensor/water/room1
temp
water
door
temp water door

13. MQTTトピック – ワイルドカード “+”
sensor/+/room1
sensorが1階層⽬でかつ
room1が３階層⽬の
トピックをsubscribe
sensor/water/room1
temp
water
door
temp water

14. AWS IoT Security : 認証とアクセス許可
AUTHENTICATION
Secure with mutual
authentication and encryption
認証とアクセス許可

15. TLSを使ったクライアント相互認証

16. AWS IoTが対応する2つのプロトコル
MQTT + Mutual Auth TLS AWS Auth + HTTPS
Server Auth TLS + Cert TLS + Cert
Client Auth TLS + Cert AWS API Keys
Confidentiality TLS TLS
Protocol MQTT / MQTT over
WebSockets (New)
HTTP
Identification AWS ARNs AWS ARNs
Authorization AWS Policy AWS Policy
NEW 従来のAWSプロトコル

17. AWS IoTポリシー
{
"Version": "2012-10-17",
"Statement": [{
"Effect": "Allow",
"Action":["iot:Publish"]
"Resource": ["arn:aws:iot:ap-northeast-1-1:123456789012:topic/foo /bar"]
}, {
"Effect": "Allow",
"Action": ["iot:Connect"],
"Resource": ["*"]
}]
}
証明書にアタッチ
デバイスに対してAWS IoTのどのリソース（トピックなど）に対し、
どのような権限を与えるか、きめ細かい権限設定が可能

18. アプリケーションはCognitoアイデンティティを利⽤
デバイス(IoT証明書)
• Action: SUBSCRIBE
• Resource: /thing/123
• Effect: Allow
AWS Cognitoアイデンティティ(IoTポリシー)
• Action: PUBLISH
• Resource:/thing/123
• Effect: Allow
SUBSCRIBE /thing/123
PUBLISH /thing/123

19. AWS IoT全体のセキュリティ
DynamoDB
AWSユーザ
• AWSセキュリティクレデンシャル
• IAMポリシー
AWSユーザ
• AWSセキュリティクレデンシャル
• IAMポリシーデバイス
• IoT証明書
• IoTポリシー
AWS Cognitoアイデンティティ
• 認証プロバイダトークン +
AWSセキュリティクレデンシャル
• IAMロールポリシー
• IoTポリシー AWSユーザ
• AWSセキュリティ
クレデンシャル
• IAMポリシー
IoTルールエンジン
• AWS IAMロール
• AWSセキュリティ
クレデンシャル
• IAMロールポリシー
Lambda Kinesis

20. MQTT over WebSockets サポート
• AWS IoT デバイスゲートウェイが MQTT over
WebSockets をサポート
– モバイル及びWeb アプリケーションとの間でWeb Socket を利
⽤したリアルタイムなメッセージ交換が可能
– 容易に多数のユーザーとの同時利⽤にスケール可能
– アプリケーションやデバイスの利⽤者の安全な認証に
WebSocket とともに Amazon Cognito も利⽤可能

21. Demo - MQTT over WebSockets

22. AWS Iot MQTT over WebSockets のデモ
• http://bit.ly/214cW6G

23. カスタム Keep Alive インターバル サポート
• カスタム MQTT Keep Alive インターバルをサ
ポートし、コネクションをオープンしてから
メッセージを受信するまでのタイムアウト時間
を指定可能
– 指定した時間を超えてメッセージやPINGが届かなかった場合は、
AWS IoT がコネクションを切断

24. AWS IoT コンソール アップデート
• MQTT Client コンソールの追加
• その他細かなアップデート
– 証明書の削除
– ポリシーのバージョン管理
– デバイスの詳細情報

25. AWS IoT: ルールエンジン
ルールエンジン

26. シンプル＆慣れた構文
- SQL文を使ったトピックのフィルタ
- WHERE句をオプションで付けることも
可能
- JSONサポート
メッセージ変換機能
- 文字列操作 (regex support)
- 算術計算
- コンテキストベースのヘルパー
- 暗号
- UUID, Timestamp, 乱数など.
AWS IoT ルールエンジン概要
SELECT * FROM ‘things/thing-2/color’
WHERE color = ‘red’

27. AWS IoT ルールエンジン概要
複数のアクション
- 1つのメッセージに対して複数ルールを適用可能

28. AWS IoT ルールエンジンアクション
RULES ENGINE
Transform messages
based on rules and
route to AWS Services
AWS Services
- - - - -
3P Services
AWS サービス
- - - - -
外部サービス

29. AWS IoT AWSサービス
ルールエンジンは、受け取ったメッ
セージを評価し、適切に変換とエ
ンドポイントへの配信をルールに
従って実行
外部のエンドポイントは、Lambda
かSNSを使って呼び出す
Lambda functionの呼び出し
S3 bucketへのデータ格納
DynamoDBテーブルへの挿入、
更新と読み出し
SNS Topicまたは、Endpointに対
するパブリッシュ
Kinesis streamへのパブリッシュ
アクション
Amazon Firehoseへのパブリッシュ
AWS IoTへのリパブリッシュ

30. AWS IoT : シャドー
THING SHADOW
Persistent thing state
during intermittent
connections
シャドー
アプリケーション

31. AWS IoT シャドー
Shadow

32. AWS IoT シャドーのフロー
Shadow
Device SDK
1. Device Publishes CurrentState
2. Persist JSON Data Store
3. App requests device’s currentstate
4. App requests change the state
5. Device Shadow sync’s
updated state
6. Device Publishes CurrentState
7. Device Shadow confirms state change
AWS IoT

33. AWS IoT シャドー 概要
{
"state" : {
“desired" : {
"lights": { "color": "RED" },
"engine" : "ON"
},
"reported" : {
"lights" : { "color": "GREEN" },
"engine" : "ON"
},
"delta" : {
"lights" : { "color": "RED" }
} },
"version" : 10
}
Thing
1つまたは複数の現状ステータスをシャドーに通知
シャドーから要求されるステータスを取得
Mobile App
デバイスに対して変更したいステータスをセット
最新の通知されたステータスを取得
シャドーの削除
Shadow
シャドーは、delta, desired 及びreportedステータスを
メタデータとバージョンをつけて管理

34. AWS IoT シャドーのTopics (MQTT)
Thing SDK (C-SDK, JS-SDK)を使うと
簡単にシャドーの機能が使えます。
自動的にデバイスとシャドーを同期さ
れます。
AWS IoT Thing Shadow
UPDATE: $aws/things/{thingName}/shadow/update
DELTA: $aws/things/{thingName}/shadow/update/delta
GET: $aws/things/{thingName}/shadow/get
DELETE: $aws/things/{thingName}/shadow/delete
Sensor Reported Desired Delta
LED1 RED YELLOW
LED1 =
Yellow
TEMP = 60F
ACCEL X=1,Y=5,Z=4 X=1,Y=5,Z=4
TEMP 83F 60F

35. AWS IoT Registry
THING REGISTRY
Identity and Management of
your things
レジストリ

36. AWS IoT : レジストリ
• key: value
– ファームバージョンやシリアル番号など
• サポートやメンテナンス⽬的で利⽤
– マニュアルのURLやリファレンス番号
• 外部システム連携でも利⽤可能

37. AWS IoT – デバイス管理
• S3上にバージョン管理されたファームを管理
• メッセージブローカーのTopicパターンを使ってデバイス群に通知。通知内容にS3のダウ
ンロードURLいれる
Firmware Update
Stored in S3
Publish to groups of devices
• Ability to update global
or within a Region
• Rules Engine keeps
state of updates and
tracks progress in a
DynamoDB Table
• Store Version in
Registry Entry

38. AWS IoT Device SDK
C-SDK
(Ideal for embedded
OS)
JS-SDK
(Ideal for Embedded
Linux Platforms)
Arduino Library
(Arduino Yun)
Mobile SDK
(Android and iOS)

39. AWS IoT
DEVICE SDK
Set of client libraries to
connect, authenticate and
exchange messages
MESSAGE BROKER
Communicate with devices via
MQTT and HTTP
AUTHENTICATION
AUTHORIZATION
Secure with mutual
authentication and encryption
RULES ENGINE
Transform messages
based on rules and
route to AWS Services
AWS Services
- - - - -
3P Services
SHADOW
Persistent thing state
during intermittent
connections
APPLICATIONS
AWS IoT API
REGISTRY
Identity and Management of
your things

40. まとめ
• AWS IoT は IoT のプラットフォーム機能を提供
– デバイスSDK、認証、認可、メッセージ ブローカー、ルールエンジン、
シャドー、デバイス管理
• AWS の他のサービスと容易に連携
• MQTT over WebSockets をサポート（Update!）