AWS IoT
开发人员指南
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AWS IoT Core 中的安全最佳实践

本节包含有关 AWS IoT Core 的安全最佳实践的信息。有关更多信息,请参阅 IoT 解决方案的十大安全黄金规则

在 AWS IoT 中保护 MQTT 连接

AWS IoT Core 是一款托管的云服务,让互联设备可以轻松、安全地与云应用程序及其他设备交互。AWS IoT Core 支持 HTTP、WebSocketMQTT,这是一个专门用于承受间歇性连接的轻量级通信协议。如果您使用 MQTT 连接到 AWS IoT 消息代理,您的每个连接都必须与一个称为客户端 ID 的标识符关联。MQTT 客户端 ID 唯一地标识 MQTT 连接。如果使用已为另一个连接声明的客户端 ID 建立新连接,则 AWS IoT 消息代理将删除旧连接以允许新连接。您可以使用 AWS IoT 中的授权功能,通过使用已在使用的客户端 ID 建立 MQTT 连接,以确保您队列中的设备不会无意中被授权来断开其他设备的连接。客户端 ID 在每个 AWS 账户和每个 AWS 区域中必须是唯一的,因此,您无需在 AWS 账户之外或 AWS 账户中的各区域之间强制实施客户端 ID 的全局唯一性。

在设备队列上删除 MQTT 连接的影响和严重程度取决于许多因素。包括:

  • 您的使用案例(例如,您的设备向 AWS IoT 发送的数据、数据量以及发送数据的频率)。

  • 您的 MQTT 客户端配置(例如,自动重新连接设置、关联的退避计时以及使用 MQTT 持久会话)。

  • 设备资源限制。

  • 断开连接的根本原因、其主动性和持久性。

要避免客户端 ID 冲突及其潜在的负面影响,请确保每个设备或移动应用程序都有一个 AWS IoT 或 IAM 策略,以限制允许将哪些客户端 ID 用于与 AWS IoT 消息代理的 MQTT 连接。

您队列中的所有设备必须具有相应的凭证,这些凭证仅具有授权执行预期操作的权限,包括但不限于 AWS IoT MQTT 操作,例如发布消息或订阅具有特定范围和上下文的主题。为每个用例使用的特定权限策略各不相同,因此您需要确定最符合业务和安全要求的权限策略。

要简化权限策略的创建和管理,您可以使用AWS IoT 策略变量IAM 策略变量。策略变量可以放在策略中,并且在评估策略时,变量将由来自设备请求的值替换。使用策略变量,您可以创建单个策略以授予对多个设备的权限。您可以根据用于连接到 AWS IoT 消息代理的 AWS IoT 帐户配置、身份验证机制和网络协议,为您的用例确定相关的策略变量。但是,要编写最佳权限策略,您需要考虑用例和威胁模型的具体情况。

例如,如果已在 AWS IoT 注册表中注册了设备,则可以使用 AWS IoT 策略中的事物策略变量根据事物属性(如事物名称、事物类型和事物属性值)授予或拒绝权限。事物名称从事物连接至 AWS IoT 时发送的 MQTT Connect 消息中的客户端 ID 获取。当事物通过使用 TLS 双向身份验证的 MQTT 或通过基于 WebSocket 的 MQTT 协议(使用经过身份验证的 Amazon Cognito 身份)连接至 AWS IoT 时,事物策略变量将被替换。您可以使用 AttachThingPrincipal API 将证书和经过身份验证的 Amazon Cognito 身份附加到事物上。iot:Connection.Thing.ThingName 是一个有用的策略变量,可用来强制执行客户端 ID 限制。以下示例 AWS IoT 策略要求将已注册事物的名称用作与 AWS IoT 消息代理的 MQTT 连接的客户端 ID:

{ "Version":"2012-10-17", "Statement":[ { "Effect":"Allow", "Action":"iot:Connect", "Resource":[ "arn:aws:iot:us-east-1:123456789012:client/${iot:Connection.Thing.ThingName}" ] } ] }

如果您要识别正在进行的客户端 ID 冲突,可以启用和使用适用于 AWS IoT 的 CloudWatch Logs。对于 AWS IoT 消息代理因客户端 ID 冲突而断开连接的每个 MQTT连接,将生成类似于以下内容的日志记录:

{ "timestamp": "2019-04-28 22:05:30.105", "logLevel": "ERROR", "traceId": "02a04a93-0b3a-b608-a27c-1ae8ebdb032a", "accountId": "123456789012", "status": "Failure", "eventType": "Disconnect", "protocol": "MQTT", "clientId": "clientId01", "principalId": "1670fcf6de55adc1930169142405c4a2493d9eb5487127cd0091ca0193a3d3f6", "sourceIp": "203.0.113.1", "sourcePort": 21335, "reason": "DUPLICATE_CLIENT_ID", "details": "A new connection was established with the same client ID" }

您可以使用 CloudWatch Logs 筛选条件(如 {$.reason= "DUPLICATE_CLIENT_ID" })来搜索客户端 ID 冲突的实例,或者设置 CloudWatch 度量筛选条件和相应的 CloudWatch 警报以进行连续监视和报告。

您可以使用 AWS IoT Device Defender 识别过度宽容的 AWS IoT 和 IAM 策略。AWS IoT Device Defender 还提供审核检查,如果队列中的多个设备使用相同的客户端 ID 连接到 AWS IoT 消息代理,则会通知您。

另请参阅

使设备的时钟保持同步

请务必确保您的设备上有准确的时间。X.509 证书具有到期数据和时间。设备上的时钟用于验证服务器证书是否仍有效。如果您要构建商用 IoT 设备,请记住,您的产品在出售前可能会存放较长时间。在此期间,实时时钟可能会出现偏移误差,并且电池可能会放电,因此在工厂设置时间是不够的。

对于大多数系统而言,这意味着该设备的软件需要包含 NTP(网络时间协议)客户端,并应等到与 NTP 服务器同步后再尝试连接到 AWS IoT Core。如果无法做到这一点,系统将为用户提供一种设置设备时间的方法,以便后续连接成功。

设备与 NTP 服务器同步后,便能打开与 AWS IoT Core 的连接。允许的时钟偏移量取决于您尝试对连接执行的操作。

验证服务器证书

为了与 AWS IoT 进行交互,设备执行的第一项操作是打开安全连接。在将设备连接到 AWS IoT 时,您需要确保正在与 AWS IoT 而不是模拟 AWS IoT 的其他服务器进行通信。为每个 AWS IoT 服务器提供了针对 iot.amazonaws.com 域颁发的证书。此证书已由受信任的证书颁发机构颁发给 AWS IoT,该机构验证了我们的身份和域所有权。

在设备连接时,AWS IoT Core 执行的第一项操作是向设备发送服务器证书。设备可以验证它们是否希望连接到 iot.amazonaws.com,并验证位于该连接一端的服务器是否拥有来自该域的受信任颁发机构的证书。

TLS 证书采用 X.509 格式,并包含各种信息,例如组织的名称、位置、域名和有效期。有效期被指定为一对时间值(分别名为 notBeforenotAfter)。像 AWS IoT Core 这样的服务对其服务器证书使用有限的有效期(例如,一年),并在旧证书到期之前开始提供新证书。

每个设备使用一个身份

每个客户端使用一个身份。设备通常使用 X.509 客户端证书。Web 和移动应用程序使用 Amazon Cognito 身份。这使您能够对设备应用细化权限。

示例场景是一个由手机构成的应用,这些手机接收来自两个不同的智能家居对象(灯泡和恒温器)的状态更新。灯泡发送电池电量的状态,恒温器发送报告温度的消息。

由于 AWS IoT 单独对各个设备进行身份验证并单独处理每个连接,因此,您可以授权策略的形式应用细化访问控制。您可以为恒温器定义一个策略,该策略允许恒温器发布到主题空间的策略。您可以为灯泡定义一个单独策略,该策略允许灯泡发布到不同的主题空间。最后,您可以为移动应用程序定义一个策略,该策略只允许它连接到和订阅恒温器和灯泡的主题以接收来自这些设备的消息。

应用最小权限原则,并尽可能缩小每个设备的权限范围。所有设备或用户都应在 AWS IoT 中有一个 AWS IoT 策略,该策略仅允许设备或用户连接使用已知的 clientId 进行连接,并发布和订阅一组已确定的固定主题。

使用及时预置

手动创建和预置每个设备是一项耗时的工作。AWS IoT 可让您定义模板以便在设备首次连接到 AWS IoT 时对其进行预置。有关更多信息,请参阅即时预配置