Azure IoT 技术研究系列1

物联网技术已经火了很多年了，业界各大厂商都有各自成熟的解决方案。我们公司主要搞新能源汽车充电，充电桩就是我们物联网技术的最大应用，车联网、物联网、

互联网三网合一。作为Azure重要的Partner和使用者，我们对Azure的IoT方案也是非常期待的，因此，最近计划研究一下Azure的IoT技术，同时将研究的成果分享给大家。

以本文作为IoT入门的第一篇吧。

IoT：Internet of Things，即连接一切。

Azure提供了Azure IoT Hub：直译为Azure的物联网中心。

Azure IoT Hub为物联网设备提供注册、管理、沟通交互的云服务。

可用于管理数十亿物联网设备，提供可靠和安全的云端与设备之间的双向通信支持，每月可处理数以万亿计消息，并简化了与其他Azure服务之间的集成，包括Azure机器学习以及

Azure流分析等。它是微软Azure IoT Suite的重要组成部分，也是微软物联网战略的重要基础。

Azure IoT Hub架构和特性：

1. 大规模可靠的设备到云、云到设备的双向通信

2. 通过使用安全凭据和访问控制机制确保每个设备的安全性通信（通过设备的安全密钥或者X.509证书）

3. 支持可扩展的监控设备的连接和标识管理事件

4. 与其他的Azure服务之间，提供了内置的可选的消息路由

5. 为主流的开发语言和平台提供了Device Library。http://azure.github.io/azure-iot-sdks/

架构图：

从上面这张图我们可以看出：

• Azure IoT Hub对各种协议的支持：MQTT、AMQP、HTTP、Custom
• 设备的支持：IP支持的设备、已有的IoT设备、低功耗设备
• Event-based device-to-cloud ingestion：基于事件的设备到云的通讯，IoT Hub 可支撑来自物联网设备，每秒百万级的事件。这些事件既可以通过事件处理引擎被热处理，同时也可以被存储以备后续的分析。IoT Hub为了保证可靠的事件处理，将事件数据保存7天。
• Reliable cloud-to-device messaging (or commands). ：可靠的云到设备的消息通讯，可视化的云到设备消息管理：后台解决方案可以通过IoT Hub保证消息至少一次发送到物联网单个设备，同时消息支持TTL，消息发送确认和消息过期回执。

说到这里，我们不禁会想：为什么使用Azure IoT Hub？即：

Azure IoT Hub解决那些IoT问题：

1. 设备的认证和安全连接

　　每个物联网设备连接到Azure IoT Hub时，需要提供其独有的Security Key

　 IoT Hub identity registry 存储了设备的身份和Key

　　IoT Hub后端提供了设备的白名单和黑名单机制，控制设备的访问

2. 监控设备的连接操作：提供了详细的设备身份管理操作日志和连接日志

3. 全面丰富的Device Library：设备SDK，支持主流的开发语言和平台：.Net Java Node.JS C 都支持

4. IoT 协议可扩展：MQTT v3.1.1, HTTP 1.1, or AMQP 1.0  支持Custom Protocol

5. Scale：支持每秒百万级的设备连接和事件

Azure IoT Hub是如何工作的：

Azure IoT Hub实现了服务辅助通信（Service-Assisted Communication）模式，调节设备与解决方案后端之间的交互。服务辅助通信的目标是在控制系统（例如 IoT Hub）与

专用设备（部署在不受信任的物理空间中）之间，建立可信任的双向通信路径（全双工通信）。 这种模式会遵循下列原则：

1. 安全性优先级最高，高于其他功能

2. 设备不接受未经请求的网络信息。 设备以仅限出站的方式建立所有连接和路由。 若要让设备从解决方案后端接收命令，设备必须定期启动连接，以检查是否有任何挂起的命令要

处理。

3. 设备只能同与它们对等的已知服务（例如 IoT Hub）进行连接或建立路由

4. 设备和服务之间或设备和网关之间的通信路径在应用程序协议层受到保护

5. 系统级别的授权和身份验证以每个设备的标识为基础。 它们可让访问凭据和权限近乎实时地撤销。

6. 对于因为电源或连接性而导致连接不稳定的设备而言，可通过保留命令和设备通知直到设备连接并接收它们，进而促进其双向通信。 IoT 中心为发送的命令维护特定于设备的队

列

7. 针对通过网关到特定服务的受保护传输，应用程序有效负载数据会受到单独保护

这里的服务辅助通信模式，业界已大规模地使用服务辅助通信模式实现推送通知服务，例如 Windows 推送通知服务、Google Cloud Messaging 和 Apple Push Notification 服

务等，其实就是设备和云端的全双工通信。

上面介绍了Azure IoT Hub的架构、特性、使用场景、通信协议等等，作为一个简单的入门介绍吧，让大家可以快速了解并入门。

周国庆

2017/4/14