Was ist Azure IoT Hub?

Artikel
03/03/2024

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) ist ein Netzwerk physischer Geräte, die über das Internet oder ein anderes Netzwerk eine Verbindung mit anderen Geräten und Diensten herstellen und mit ihnen Daten austauschen. Zurzeit gibt es weltweit mehr als zehn Milliarden verbundene Geräte, und jedes Jahr werden weitere hinzugefügt. Alles, was mit den erforderlichen Sensoren und Software eingebettet werden kann, kann über das Internet verbunden werden.

Azure IoT Hub ist ein verwalteter Dienst, der in der Cloud gehostet wird und als zentraler Nachrichten-Hub für die Kommunikation zwischen einer IoT-Anwendung und deren angeschlossenen Geräten fungiert. Sie können Millionen von Geräten und deren Back-End-Lösungen zuverlässig und sicher verbinden. Fast jedes Gerät kann mit einem IoT Hub verbunden werden.

Es werden mehrere Messagingmuster unterstützt, einschließlich Gerät-zu-Cloud-Messaging, Hochladen von Dateien von Geräten und Anforderung-Antwort-Methoden zum Steuern Ihrer Geräte aus der Cloud. IoT Hub unterstützt auch die Überwachung, um das Erstellen von Geräten sowie Geräteverbindungen und Gerätefehler nachzuverfolgen.

IoT Hub lässt sich auf Millionen von gleichzeitig verbundenen Geräten und Millionen von Ereignissen pro Sekunde skalieren, um Ihre IoT-Workloads zu unterstützen.

Sie können IoT Hub in andere Azure-Dienste integrieren, um vollständige End-to-End-Lösungen zu erstellen. Verwenden Sie z.B. Folgendes:

Azure Event Grid: Mit diesem Dienst können Sie schnell, zuverlässig, skalierbar und sicher auf kritische Ereignisse reagieren.
Azure Logic Apps: Mit diesem Dienst automatisieren Sie Ihre Geschäftsprozesse.
Azure Machine Learning: Mit diesem Dienst fügen Sie Ihrer Lösung Modelle für maschinelles Lernen und KI hinzu.
Azure Stream Analytics: Mit diesem Dienst führen Sie in Echtzeit Analyseberechnungen für die Datenströme aus Ihren Geräten aus.

IoT-Geräte

IoT-Geräte unterscheiden sich von anderen Clients wie Browsern und mobilen Apps. Für IoT-Geräte gilt beispielsweise Folgendes:

Es handelt sich häufig um eingebettete Systeme ohne menschlichen Bediener.
Sie können an Remotestandorten bereitgestellt werden, an denen der physische Zugriff teuer ist.
Sie sind möglicherweise nur über das Back-End der Lösung erreichbar.
Sie verfügen möglicherweise über eingeschränkte Stromversorgungs- und Verarbeitungsressourcen.
Sie bieten möglicherweise intermittierende, langsame oder teure Netzwerkkonnektivität.
Sie müssen möglicherweise geschützte, benutzerdefinierte oder branchenspezifische Anwendungsprotokolle verwenden.

Geräteidentität und -authentifizierung

Bei jedem IoT-Hub gibt es eine Identitätsregistrierung, in der Informationen zu den Geräten und Modulen gespeichert werden, die eine Verbindung mit ihm herstellen dürfen. Damit ein Gerät oder Modul eine Verbindung herstellen kann, muss die Identitätsregistrierung des IoT-Hubs einen Eintrag für dieses Gerät bzw. Modul enthalten. Das Gerät oder Modul authentifiziert sich beim IoT-Hub zudem mit Anmeldeinformationen, die in der Identitätsregistrierung gespeichert sind.

Wir unterstützen zwei Authentifizierungsmethoden zwischen dem Gerät und dem IoT Hub. Sie können eine SAS-tokenbasierte Authentifizierung oder eine X.509-Zertifikatauthentifizierung verwenden.

Die SAS-Tokenmethode ermöglicht es, dass das Gerät bei jedem Aufruf des IoT Hubs authentifiziert wird, indem dem Aufruf der symmetrische Schlüssel zugeordnet wird. Die X.509-Authentifizierung ermöglicht die Authentifizierung eines IoT-Geräts auf physischer Ebene im Rahmen des Transport Layer Security (TLS)-Standardverbindungsaufbaus. Die Wahl zwischen den beiden Methoden hängt davon ab, wie sicher die Geräteauthentifizierung sein muss und ob der private Schlüssel sicher auf dem Gerät gespeichert werden kann.

Sie können mithilfe des IoT Hub Device Provisioning Service viele Geräte gleichzeitig einrichten und bereitstellen.

Weitere Informationen finden Sie unter Geräteverwaltung und -steuerung.

Gerätekommunikation

Die Internetverbindung zwischen dem IoT-Gerät und IoT Hub wird standardmäßig mit TLS (Transport Layer Security) geschützt. Azure IoT unterstützt TLS 1.2, TLS 1.1 und TLS 1.0 in der angegebenen Reihenfolge. Unterstützung für TLS 1.0 wird nur zum Zweck der Abwärtskompatibilität geboten. Über die TLS-Unterstützung in IoT Hub können Sie herausfinden, wie Sie Ihren Hub für die Verwendung von TLS 1.2 konfigurieren, weil diese Version die höchste Sicherheit bietet.

IoT-Geräte senden in der Regel Daten von den Sensoren an Back-End-Dienste in der Cloud. Es sind jedoch auch andere Kommunikationstypen möglich, z. B. ein Back-End-Dienst, der Befehle an Ihre Geräte sendet. Beispiel:

Ein Kühllaster, der alle 5 Minuten Temperaturdaten an einen IoT Hub sendet
Ein Back-End-Dienst sendet einen Befehl an ein Gerät, um die Frequenz zu ändern, mit der es Daten sendet, um die Diagnose eines Problems zu unterstützen.
Ein Gerät zur Überwachung eines diskontinuierlichen Rührkessels in einem Chemiewerk, das eine Warnung sendet, wenn die Temperatur einen bestimmten Wert überschreitet

Weitere Informationen finden Sie unter Geräteinfrastruktur und -konnektivität.

Gerätetelemetrie

Beispiele für Telemetriedaten, die von einem Gerät empfangen werden, können Sensordaten wie Geschwindigkeit oder Temperatur, eine Fehlermeldung wie ein verpasstes Ereignis oder eine Informationsmeldung zur Mitteilung sein, dass das Gerät fehlerfrei ist. IoT-Geräte senden Ereignisse an eine Anwendung, um Erkenntnisse zu gewinnen. Anwendungen erfordern möglicherweise bestimmte Teilmengen von Ereignissen für die Verarbeitung oder den Speicher an verschiedenen Endpunkten.

Geräteeigenschaften

Eigenschaften können aus dem IoT Hub gelesen oder festgelegt und zum Senden von Benachrichtigungen verwendet werden, wenn eine Aktion abgeschlossen wurde. Ein Beispiel für eine bestimmte Eigenschaft auf einem Gerät ist die Temperatur. Die Temperatur kann eine schreibbare Eigenschaft sein, die auf dem Gerät aktualisiert oder aus einem an das Gerät angeschlossenen Temperatursensor gelesen werden kann.

Sie können Eigenschaften in IoT Hub mithilfe von Gerätezwillingen oder Plug & Play aktivieren.

Gerätebefehle

Ein Beispiel für einen Befehl ist der Neustart eines Geräts. IoT Hub implementiert Befehle, indem es Ihnen ermöglicht wird, direkte Methoden auf Geräten aufzurufen. Direkte Methoden stellen eine Interaktion des Typs „Anforderung/Antwort“ mit einem Gerät dar, die einem HTTP-Aufruf darin ähnelt, dass sie sofort (nach einem vom Benutzer angegebenen Timeout) zu einem Erfolg oder Fehler führt. Dieser Ansatz eignet sich für Szenarien, in denen die Vorgehensweise bei sofortigen Aktionen unterschiedlich ist, je nachdem, ob das Gerät reagieren konnte oder nicht.

Reagieren auf Gerätedaten

IoT Hub ermöglicht es Ihnen, den Nutzen Ihrer Gerätedaten bei anderen Azure-Diensten zu erhöhen, sodass Sie zur vorhersagbaren Problemlösung (statt zur reaktiven Verwaltung) wechseln können. Verbinden Sie Ihren IoT Hub mit anderen Azure-Diensten, um Machine Learning, Analysen und KI durchzuführen, auf Echtzeitdaten zu reagieren, die Verarbeitung zu optimieren und tiefere Erkenntnisse zu gewinnen.

Hinweis

Azure IoT Hub speichert Kundendaten nicht außerhalb der Geografie, in der Sie die Dienstinstanz bereitstellen. Weitere Informationen finden Sie unter Regionsübergreifende Replikation in Azure.

Integrierter Endpunkt sammelt Gerätedaten standardmäßig

Ein integrierter Endpunkt sammelt standardmäßig Daten von Ihrem Gerät. Die Daten werden mithilfe eines „Anforderung/Antwort“-Musters über dedizierte IoT-Geräteendpunkte gesammelt, stehen für eine maximale Dauer von sieben Tagen zur Verfügung und können verwendet werden, um Aktionen auf einem Gerät durchzuführen. Dies sind die Daten, die vom Geräteendpunkt akzeptiert werden:

Senden von Gerät-an-Cloud-Nachrichten.
Empfangen von Cloud-an-Gerät-Nachrichten.
Einleiten von Dateiuploads.
Abrufen und Aktualisieren der Eigenschaften von Gerätezwillingen.
Empfangen von Anforderungen direkter Methoden.

Weitere Informationen zu IoT Hub-Endpunkten finden Sie unter IoT Hub-Endpunkte.

Nachrichtenrouting sendet Daten an andere Endpunkte

Daten können zur Weiterverarbeitung auch an andere Dienste weitergeleitet werden. Mit der Aufskalierung der IoT-Lösung können auch die Anzahl der Geräte, die Menge von Ereignissen, die Vielfalt von Ereignissen und verschiedene Dienste variieren. Eine flexible, skalierbare, konsistente und zuverlässige Methode für das Routing von Ereignissen ist für dieses Muster erforderlich. Ein Tutorial zu den verschiedenen Verwendungen des Nachrichtenrouting finden Sie unter Tutorial: Senden von Gerätedaten an Azure Storage über IoT Hub-Nachrichtenrouting.

IoT Hub unterstützt das Einrichten benutzerdefinierter Endpunkte für Azure-Dienste wie Storage-Container, Event Hubs, Service Bus-Warteschlangen, Service Bus-Themen und Cosmos DB. Nachdem der Endpunkt eingerichtet wurde, können Sie Ihre IoT-Daten an einen dieser Endpunkte weiterleiten, um Downstreamdatenvorgänge auszuführen.

IoT Hub lässt sich auch in Event Grid integrieren, wodurch es Ihnen ermöglicht wird, Daten an mehrere Abonnenten aufzufächern. Event Grid ist ein vollständig verwalteter Ereignisdienst, mit dem Sie Ereignisse über viele verschiedene Azure-Dienste und -Anwendungen hinweg problemlos verwalten können. Event Grid vereinfacht das Erstellen ereignisgesteuerter Anwendungen und serverloser Architekturen.

Weitere Informationen finden Sie unter Vergleichen von Nachrichtenweiterleitung und Event Grid für IoT Hub.

Nächste Schritte

Um eine umfassende IoT-Lösung zu testen, lesen Sie die Schnellstartanleitungen zu IoT Hub:

Weitere Informationen zu den Möglichkeiten, wie Sie IoT-Lösungen mit Azure IoT erstellen und bereitstellen können, finden Sie unter: