Nutanix_Home_Lab_HLD_15_HLD_v7 - itnett/FTD02H-N GitHub Wiki

For å oppnå læringsutbyttet innen IoT og bruk av ITD-labben, kan vi sette opp et omfattende IoT-miljø i din Nutanix-lab. Dette miljøet vil la deg utforske både maskinvare og programvareaspekter av IoT, samt anvende virtualisering og simuleringsverktøy for å lære om IoT-arkitektur, sikkerhet, og infrastruktur. Nedenfor finner du en detaljert plan for oppsett, scenarioer, og øvelser.

1. Oppsett av IoT-miljøet i Nutanix Lab

A. Infrastruktur

1. VM-er og Containere:

  • VLAN 200 (IoT Devices Network):
    • IOT-SIM-SERVER-01 (Linux VM): Kjører simuleringsverktøy for IoT-enheter som sensorer, aktuatorer, og mikrokontrollere. Støtter integrasjon med Azure IoT Hub.
    • AZURE-IOT-HUB (Linux VM): Gateway til Azure IoT Hub for å simulere ekte IoT-arbeidsbelastninger.
    • IOT-MGMT-SERVER (Linux VM): Dedikert til administrasjon og overvåking av IoT-enheter, kjører verktøy som Grafana, Zabbix, og MQTT broker.

2. Mikrokontrollere og Maskinvare:

  • Mikrokontrollere: Raspberry Pi, Arduino, ESP8266.
  • Sensorer og Aktuatorer: Temperatur, fuktighetssensorer, lysmålere, motorer.
  • Simuleringsverktøy: Cisco Packet Tracer (for IoT simulasjoner), Azure IoT Central, Node-RED.

B. Nettverkskonfigurasjon

  • IP-adresseplan: 10.0.200.0/24
  • Gateway IP: 10.0.200.1
  • DNS IP: 10.0.200.2
  • DHCP Range: 10.0.200.100 - 10.0.200.200
  • Statisk IP Range: 10.0.200.10 - 10.0.200.50 (For servere og viktige tjenester)
  • Containere: 10.0.200.50 - 10.0.200.70 (For Docker-kontainere)

2. Scenarioer og Øvelser

A. Utforskning av IoT-infrastruktur og Simulering

Scenario: Opprett og konfigurer et IoT-simuleringsmiljø som kan kommunisere med Azure IoT Hub.

Instruksjoner:

  1. Installer simuleringsverktøy på IOT-SIM-SERVER-01:

    • Konfigurer en simulasjon av flere IoT-enheter som sender data til Azure IoT Hub.
    • Bruk Cisco Packet Tracer eller Node-RED til å simulere IoT-enheter.

  2. Koble simulerte IoT-enheter til Azure IoT Hub:

    • Opprett en IoT Hub i Azure.
    • Konfigurer enhetene til å sende data til IoT Hub via MQTT eller HTTP.

Læringsmål:

  • Forstå hvordan IoT-enheter kommuniserer med en skybasert IoT-plattform.
  • Lære hvordan man bruker simuleringsverktøy for å teste IoT-løsninger.

B. Mikrokontroller, Aktuatorer, og Sensorer

Scenario: Bygg og konfigurer en fysisk IoT-enhet som kommuniserer med en server via MQTT.

Instruksjoner:

  1. Sett opp en Raspberry Pi eller Arduino med en sensor:

    • Koble en temperatur- eller fuktighetssensor til mikrokontrolleren.
    • Skriv et program som leser sensorverdiene og sender dem til en MQTT broker på IOT-MGMT-SERVER.

  2. Overvåk data på IOT-MGMT-SERVER:

    • Konfigurer en MQTT broker på IOT-MGMT-SERVER for å motta og lagre data fra mikrokontrolleren.
    • Visualiser sensordata i Grafana eller Zabbix.

Læringsmål:

  • Forstå hvordan mikrokontrollere og sensorer fungerer sammen for å samle inn data.
  • Lære hvordan man bruker MQTT for å sende data fra IoT-enheter til en server.

C. Smarthus og Automatisering

Scenario: Implementer et smarthus-scenario der flere IoT-enheter samarbeider for å utføre automatiserte oppgaver.

Instruksjoner:

  1. Konfigurer flere Raspberry Pi-enheter:

    • Koble en Raspberry Pi til en lysmåler, en annen til en motor, og en tredje til en temperaturmåler.
    • Bruk Node-RED på IOT-SIM-SERVER-01 til å sette opp regler som automatisk aktiverer motoren når lysmåleren oppdager lavt lysnivå.

  2. Integrer med Azure IoT Hub:

    • Sett opp Azure IoT Hub til å motta data fra alle enhetene.
    • Opprett regler i Azure som sender varsler eller utfører handlinger basert på dataene.

Læringsmål:

  • Forstå konseptet med smarthus og hvordan IoT-enheter kan automatisere oppgaver.
  • Lære hvordan man integrerer lokale IoT-enheter med skybaserte tjenester for automatisering.

D. Datasikkerhet i IoT

Scenario: Implementer sikkerhetstiltak for IoT-enhetene dine for å beskytte dataene de samler inn og sender.

Instruksjoner:

  1. Sikre kommunikasjonen mellom IoT-enheter og server:

    • Implementer SSL/TLS for kommunikasjon mellom mikrokontrollere og MQTT broker.
    • Bruk sikre protokoller som HTTPS eller MQTTS.

  2. Utfør en sikkerhetsanalyse:

    • Identifiser potensielle sikkerhetstrusler mot IoT-enhetene og serverne dine.
    • Implementer brannmurregler i pfSense for å beskytte IoT-nettverket.

Læringsmål:

  • Forstå de unike sikkerhetsutfordringene i IoT-miljøer.
  • Lære hvordan man implementerer sikkerhetstiltak for å beskytte IoT-infrastrukturen.

3. Dokumentasjon og Refleksjon

Scenario: Dokumenter IoT-prosjektene dine og reflekter over læringsutbyttet.

  • Verktøy: Bruk Markdown, Jupyter Notebooks, eller tradisjonelle tekstbehandlingsverktøy.
  • Innhold: Beskriv oppsettet av IoT-enheter, simuleringsmiljøer, og sikkerhetstiltakene du har implementert.

Læringsmål:

  • Lære å dokumentere IoT-prosjekter på en profesjonell måte.
  • Reflektere over egen læring og identifisere områder for videre utvikling.

4. Samarbeid og Prosjektarbeid

Scenario: Samarbeid med andre for å utvikle et IoT-system fra design til implementering.

Instruksjoner:

  1. Del prosjektet opp i oppgaver:

    • Noen kan jobbe med maskinvareoppsett, andre med simuleringsverktøy, og noen med datasikkerhet.
    • Bruk Git/GitHub for versjonskontroll og samarbeid.

  2. Integrer alle komponentene:

    • Sett sammen maskinvare, simuleringsverktøy, og sikkerhet i et fungerende IoT-system.
    • Test systemet som en helhet, og utfør nødvendige justeringer.

Læringsmål:

  • Lære å jobbe effektivt i grupper på IoT-prosjekter.
  • Forstå hvordan man integrerer ulike komponenter i et IoT-system.

Oppsummering:

Denne planen gir deg en omfattende tilnærming til å lære om IoT og IT-infrastruktur i din Nutanix-lab. Den dekker alt fra maskinvareoppsett med mikrokontrollere til avanserte simuleringsverktøy og sikkerhetstiltak. Gjennom praktiske scenarioer og oppgaver vil du utvikle en sterk forståelse for IoT, inkludert bruk av skytjenester som Azure IoT Hub, samtidig som du lærer å arbeide effektivt i gruppeprosjekter.