كيف يمكن استخدام جهاز IoT Edge كبوابة
ينطبق على:
IoT Edge 1.1 إصدارات أخرى:IoT Edge 1.2
ينطبق على: IoT Edge 1.2 إصدارات أخرى:IoT Edge 1.1
يمكن أن تعمل أجهزة IoT Edge كبوابات ، مما يوفر اتصالا بين الأجهزة الأخرى على الشبكة ومركز إنترنت الأشياء.
تعمل وحدة IoT Edge المحورية مثل IoT Hub ، بحيث يمكنها التعامل مع الاتصالات من الأجهزة الأخرى التي لها هوية بنفس مركز IoT. يسمى هذا النوع من نمط البوابة شفافا لأن الرسائل يمكن أن تمر من الأجهزة النهائية إلى IoT Hub كما لو لم تكن هناك بوابة بينهما.
بالنسبة للأجهزة التي لا تتصل أو لا يمكنها الاتصال ب IoT Hub بمفردها، يمكن لبوابات IoT Edge توفير هذا الاتصال. يسمى هذا النوع من نمط البوابة الترجمة لأن جهاز IoT Edge يجب أن يقوم بإجراء معالجة على رسائل الجهاز الواردة قبل إعادة توجيهها إلى IoT Hub. تتطلب هذه السيناريوهات وحدات إضافية على بوابة IoT Edge للتعامل مع خطوات المعالجة.
لا تستبعد أنماط بوابة الشفافية والترجمة بعضها البعض. يمكن أن يعمل جهاز IoT Edge واحد كبوابة شفافة وبوابة ترجمة.
توفر كافة أنماط البوابة الميزات التالية:
- التحليلات على الحافة - استخدم خدمات الذكاء الاصطناعي محليا لمعالجة البيانات الواردة من الأجهزة النهائية دون إرسال القياس عن بعد بدقة كاملة إلى السحابة. قم بالعثور علي نتائج التحليلات والرد عليها محليا ولا ترسل إلا مجموعة فرعية من البيانات إلى مركز IoT.
- عزل جهاز المصب - يمكن لجهاز البوابة حماية جميع أجهزة المصب من التعرض للإنترنت. يمكن أن يجلس بين شبكة تكنولوجيا التشغيل (OT) التي لا تحتوي على اتصال وشبكة تكنولوجيا المعلومات (IT) التي توفر الوصول إلى الويب. وبالمثل ، يمكن للأجهزة التي ليس لديها القدرة على الاتصال ب IoT Hub بمفردها الاتصال بجهاز بوابة بدلا من ذلك.
- تعدد الإرسال للاتصال - يمكن لجميع الأجهزة المتصلة ب IoT Hub من خلال بوابة IoT Edge استخدام نفس الاتصال الأساسي. تتطلب إمكانية تعدد الإرسال هذه أن تستخدم بوابة IoT Edge AMQP كبروتوكول المنبع.
- تنعيم حركة المرور - سيقوم جهاز IoT Edge تلقائيا بتنفيذ التراجع الأسي إذا قام IoT Hub بخنق حركة المرور ، مع استمرار الرسائل محليا. هذه الميزة تجعل الحل الخاص بك قادرا على الصمود أمام التزايد في نسبة استخدام الشبكة.
- الدعم دون اتصال بالإنترنت - يخزن جهاز البوابة الرسائل والتحديثات المزدوجة التي لا يمكن تسليمها إلى IoT Hub.
بوابات شفافة
في نمط البوابة الشفافة، يمكن للأجهزة التي يمكنها نظريا الاتصال بمركز إنترنت الأشياء الاتصال بجهاز بوابة بدلا من ذلك. تحتوي الأجهزة النهائية على هويات IoT Hub الخاصة بها وتتصل إما باستخدام بروتوكولات MQTT أو AMQP. البوابة ببساطة تمر بالاتصالات بين الأجهزة وIoT Hub. كل من الأجهزة والمستخدمين الذين يتفاعلون معها من خلال IoT Hub غير مدركين أن البوابة تتوسط اتصالاتهم. هذا النقص في الوعي يعني أن البوابة تعتبر شفافة.
لمزيد من المعلومات حول كيفية إدارة مركز IoT Edge للاتصالات بين الأجهزة النهائية والسحابة، راجع فهم وقت تشغيل Azure IoT Edge وبنيته.
ملاحظة
في الإصدار 1.1 من IoT Edge والإصدارات الأقدم، لا يمكن أن تكون أجهزة IoT Edge في اتجاه المصب من بوابة IoT Edge.
بدءا من الإصدار 1.2 من IoT Edge ، يمكن للبوابات الشفافة التعامل مع الاتصالات من أجهزة IoT Edge النهائية. لمزيد من المعلومات، قم بالتبديل إلى إصدار IoT Edge 1.2 من هذه المقالة.
بدءا من الإصدار 1.2 من IoT Edge ، يمكن للبوابات الشفافة التعامل مع الاتصالات من أجهزة IoT Edge النهائية.
علاقات الوالدين والأطفال
يمكنك الإعلان عن علاقات بوابة شفافة في IoT Hub عن طريق تعيين بوابة IoT Edge كأصللطفل جهاز مصب يتصل به.
يتم إنشاء العلاقة بين الوالدين والطفل عند ثلاث نقاط في تكوين البوابة:
الهويات السحابية
تحتاج جميع الأجهزة في سيناريو بوابة شفافة إلى هويات سحابية حتى تتمكن من المصادقة على IoT Hub. عند إنشاء هوية جهاز أو تحديثها، يمكنك تعيين الأجهزة الرئيسية أو الفرعية للجهاز. يخول هذا التكوين جهاز البوابة الرئيسية للتعامل مع المصادقة للأجهزة التابعة له.
ملاحظة
كان إعداد الجهاز الأصل في IoT Hub خطوة اختيارية للأجهزة النهائية التي تستخدم مصادقة المفاتيح المتماثلة. ومع ذلك ، بدءا من الإصدار 1.1.0 ، يجب تعيين كل جهاز مصب إلى جهاز أصلي.
يمكنك تكوين مركز IoT Edge للعودة إلى السلوك السابق عن طريق تعيين متغير البيئة AuthenticationMode إلى القيمة CloudAndScope.
يمكن أن تحتوي الأجهزة الفرعية على أحد الوالدين فقط. بشكل افتراضي، يمكن أن يكون لدى أحد الوالدين ما يصل إلى 100 طفل. يمكنك تغيير هذا الحد عن طريق تعيين متغير بيئة MaxConnectedClients في وحدة edgeHub النمطية للجهاز الأصل.
يمكن أن تكون أجهزة IoT Edge كلا من الآباء والأطفال في علاقات بوابة شفافة. يمكن إنشاء تسلسل هرمي لأجهزة IoT Edge المتعددة التي تقدم تقارير إلى بعضها البعض. يمكن أن تحتوي العقدة العليا للتسلسل الهرمي للبوابة على ما يصل إلى خمسة أجيال من الأطفال. على سبيل المثال ، يمكن أن يحتوي جهاز IoT Edge على خمس طبقات من أجهزة IoT Edge المرتبطة كأطفال تحته. لكن جهاز IoT Edge في الجيل الخامس لا يمكن أن يكون لديه أي أطفال ، IoT Edge أو غير ذلك.
اكتشاف البوابة
يجب أن يكون الجهاز الفرعي قادرا على العثور على جهازه الأصلي على الشبكة المحلية. قم بتكوين أجهزة البوابة باستخدام اسم مضيف، إما اسم نطاق مؤهل بالكامل (FQDN) أو عنوان IP، ستستخدمه أجهزتها الفرعية لتحديد موقعه.
على أجهزة إنترنت الأشياء النهائية، استخدم المعلمة gatewayHostname في سلسلة الاتصال للإشارة إلى الجهاز الأصل.
على أجهزة IoT Edge النهائية، استخدم المعلمة parent_hostname في ملف التكوين للإشارة إلى الجهاز الأصل.
اتصال آمن
تحتاج الأجهزة الرئيسية والفرعية أيضا إلى مصادقة اتصالاتها ببعضها البعض. يحتاج كل جهاز إلى نسخة من شهادة المرجع المصدق الجذري المشتركة التي تستخدمها الأجهزة الفرعية للتحقق من اتصالها بالبوابة المناسبة.
عندما تتصل بوابات IoT Edge متعددة ببعضها البعض في تسلسل هرمي للبوابة، يجب أن تستخدم جميع الأجهزة الموجودة في التدرج الهرمي سلسلة شهادات واحدة.
إمكانات الجهاز خلف بوابات شفافة
تدعم جميع بدائيات IoT Hub التي تعمل مع خط أنابيب المراسلة الخاص ب IoT Edge أيضا سيناريوهات البوابة الشفافة. تحتوي كل بوابة IoT Edge على إمكانات تخزين وإعادة توجيه للرسائل القادمة من خلالها.
استخدم الجدول التالي لمعرفة كيفية دعم إمكانات IoT Hub المختلفة للأجهزة مقارنة بالأجهزة الموجودة خلف البوابات.
| الإمكانية | جهاز IoT | إنترنت الأشياء خلف بوابة |
|---|---|---|
| رسائل من الجهاز إلى السحابة (D2C) |  |
|
| رسائل السحابة إلى الجهاز (C2D) | |
|
| أساليب مباشرة | |
|
| توائم الجهاز وتوائمالوحدة | |
|
| تحميل الملفات | |
 |
| الإمكانية | جهاز IoT | إنترنت الأشياء خلف بوابة | جهاز IoT Edge | IoT Edge خلف بوابة |
|---|---|---|---|---|
| رسائل من الجهاز إلى السحابة (D2C) | |
|
|
|
| رسائل السحابة إلى الجهاز (C2D) | |
|
|
|
| أساليب مباشرة | |
|
|
|
| توائم الجهاز وتوائمالوحدة | |
|
|
|
| تحميل الملفات | |
|
|
|
| سحب صورة الحاوية | |
|
||
| تحميل النقطة | |
|
يمكن تنزيل صور الحاويات وتخزينها وتسليمها من الأجهزة الرئيسية إلى الأجهزة الفرعية.
يمكن تحميل Blobs ، بما في ذلك حزم الدعم والسجلات ، من الأجهزة الفرعية إلى الأجهزة الأم.
بوابات الترجمة
إذا لم تتمكن الأجهزة النهائية من الاتصال ب IoT Hub ، فيجب أن تعمل بوابة IoT Edge كمترجم. في كثير من الأحيان ، يكون هذا النمط مطلوبا للأجهزة التي لا تدعم MQTT أو AMQP أو HTTP. نظرا لأن هذه الأجهزة لا يمكنها الاتصال ب IoT Hub ، فلا يمكنها أيضا الاتصال بوحدة IoT Edge hub النمطية دون بعض المعالجة المسبقة.
يجب نشر الوحدات النمطية المخصصة أو التابعة لجهات خارجية والتي غالبا ما تكون خاصة بأجهزة أو بروتوكولات جهاز المصب على بوابة IoT Edge. تأخذ وحدات الترجمة هذه الرسائل الواردة وتحولها إلى تنسيق يمكن فهمه بواسطة IoT Hub.
هناك نمطان لبوابات الترجمة: ترجمة البروتوكول وترجمةالهوية.
ترجمة البروتوكول
في نمط بوابة ترجمة البروتوكول، فقط بوابة IoT Edge لها هوية مع IoT Hub. تتلقى وحدة الترجمة الرسائل من الأجهزة النهائية ، وتترجمها إلى بروتوكول مدعوم ، ثم يرسل جهاز IoT Edge الرسائل نيابة عن الأجهزة النهائية. تبدو كل المعلومات وكأنها قادمة من جهاز واحد، وهو البوابة. يجب أن تقوم أجهزة انتقال البيانات من الخادم بـتضمين معلومات تعريف إضافية في رسائلها إذا كانت تطبيقات السحابة تريد تحليل البيانات على أساس كل جهاز. بالإضافة إلى ذلك ، يتم دعم بدائيات IoT Hub مثل التوائم والطرق المباشرة فقط لجهاز البوابة ، وليس الأجهزة النهائية. تعتبر البوابات في هذا النمط مبهمة على النقيض من البوابات الشفافة ، لأنها تحجب هويات الأجهزة النهائية.
تدعم ترجمة البروتوكول الأجهزة المحدودة الموارد. العديد من الأجهزة الموجودة تنتج البيانات التي يمكن أن تقدم نتائج تحليلات الأعمال؛ ومع ذلك لم يتم تصميمها بقدرة علي الاتصال بالإنترنت. تسمح البوابات المبهمة بإلغاء تأمين هذه البيانات واستخدامها في حل IoT.
ترجمة الهوية
يعتمد نمط بوابة ترجمة الهوية على ترجمة البروتوكول، ولكن بوابة IoT Edge توفر أيضا هوية جهاز IoT Hub نيابة عن الأجهزة النهائية. وحدة الترجمة مسؤولة عن فهم البروتوكول الذي تستخدمه الأجهزة النهائية ، وتزويدها بالهوية ، وترجمة رسائلها إلى بدائيات IoT Hub. تظهر أجهزة انتقال البيانات من الخادم في IoT Hub كأجهزة من الفئة الأولى مع التوائم والأساليب. يمكن للمستخدم التفاعل مع الأجهزة في IoT Hub وهو غير مدرك لجهاز البوابة الوسيط.
توفر ترجمة الهوية فوائد ترجمة البروتوكولات وتسمح بالإضافة إلى ذلك بإمكانية الإدارة الكاملة للأجهزة النهائية من السحابة. تظهر جميع الأجهزة في حل IoT في موزع IoT بغض النظر عن البروتوكول الذي تستخدمه.
إمكانات الجهاز خلف بوابات الترجمة
يشرح الجدول التالي كيفية توسيع ميزات IoT Hub لتشمل الأجهزة النهائية في كلا نمطي بوابة الترجمة.
| الإمكانية | ترجمة البروتوكول | ترجمة الهوية |
|---|---|---|
| الهويات المخزنة في سجل هوية موزع IoT | فقط هوية جهاز البوابة | هويات جميع الأجهزة المتصلة |
| مقارنة الجهاز | تحتوي البوابة فقط على توائم جهاز ووحدة نمطية | يحتوي كل جهاز متصل على جهازه المزدوج الخاص به |
| طرق مباشرة ورسائل من مجموعة النظراء إلى الجهاز | يمكن للسحابة معالجة جهاز البوابة فقط | يمكن للسحابة معالجة كل جهاز متصل على حدة |
| اختناقات IoT Hub والحصص | تطبيق على جهاز البوابة | تنطبق على كل جهاز |
عند استخدام نمط ترجمة البروتوكول، تشترك جميع الأجهزة المتصلة عبر هذه البوابة في نفس قائمة انتظار السحابة إلى الجهاز، والتي يمكن أن تحتوي على 50 رسالة على الأكثر. استخدم هذا النمط فقط عندما يتصل عدد قليل من الأجهزة عبر كل بوابة حقلية، وتكون حركة المرور من السحابة إلى الجهاز منخفضة.
لا يتضمن وقت تشغيل IoT Edge إمكانات ترجمة البروتوكول أو الهوية. تتطلب هذه الأنماط وحدات مخصصة أو تابعة لجهات خارجية غالبا ما تكون خاصة بالأجهزة والبروتوكول المستخدم. يحتوي Azure Marketplace على العديد من وحدات ترجمة البروتوكول للاختيار من بينها. للحصول على نموذج يستخدم نمط ترجمة الهوية، راجع Azure IoT Edge LoRaWAN Starter Kit.
الخطوات التالية
تعرف على الخطوات الثلاث لإعداد بوابة شفافة: