1. AWS

• AWS란?
• AWS의 MQTT 브로커

2. 개념 및 구성도

• 사용된 개념

3. 실습 예시
4. 느낀점

AWS란?

• AWS(Amazon Web Services)는 아마존닷컴에서 제공하는 클라우드 컴퓨팅 플랫폼.
• AWS는 다양한 클라우드 서비스를 제공하며, 이 중 하나인 AWS IoT는 사물 인터넷(IoT) 애플리케이션을 위한 완전 관리형 서비스임.

AWS의 MQTT 브로커

• AWS에서 제공하는 MQTT 브로커는 AWS IoT Core라는 서비스를 통해 사용.
• AWS IoT Core는 MQTT를 기반으로 동작하는 완전 관리형 MQTT 브로커를 제공.
• AWS IoT Core MQTT 브로커는 인증과 보안을 위해 X.509 디지털 인증서를 사용함.
• AWS IAM(Identity and Access Management)을 통해 디바이스 및 사용자의 권한을 관리할 수 있음.

사용된 개념

AWS IoT: AWS IoT는 사물 인터넷(IoT) 애플리케이션을 구축하고 실행하기 위한 완전 관리형 서비스. 이 서비스를 사용하여 장치와의 통신, 데이터 수집, 상태 모니터링, 원격 제어 등을 수행할 수 있음.

AWS IoT Thing: AWS IoT Thing은 AWS IoT에서 관리하는 가상의 사물 또는 장치를 나타냄. 사물에 대한 일련의 속성, 동작 및 상태를 정의하고 AWS IoT와의 상호 작용을 처리할 수 있음.

인증서: AWS IoT에 연결할 때 사용되는 디지털 인증서. 인증서는 장치를 식별하고 통신을 보안하는 데 사용. 코드에서는 AWS IoT에 연결할 때 필요한 인증서와 개인 키가 설정되어 있음.

토픽(Topic): MQTT 프로토콜을 사용하여 AWS IoT와 통신할 때 메시지를 게시하고 구독하는 주제를 나타냄. 코드에서는 AWS_IOT_PUBLISH_TOPIC과 AWS_IOT_SUBSCRIBE_TOPIC으로 정의된 토픽을 사용하여 데이터를 게시하고 수신.

MQTT(MQ Telemetry Transport): MQTT는 경량 메시징 프로토콜로, 제한된 대역폭 또는 불안정한 네트워크 환경에서도 신뢰성 있고 효율적인 통신을 제공. 코드에서는 MQTTClient 라이브러리를 사용하여 MQTT 프로토콜을 사용하여 AWS IoT와 통신.

1. AWS 계정 및 AWS IoT 설정:

AWS 계정에 로그인하고 AWS IoT 콘솔로 이동. "사물"을 선택하고 "사물 등록"을 클릭하여 새 사물을 등록. 사물 등록이 완료되면 "인증서" 탭에서 "인증서 생성"을 클릭하여 사물 인증서를 생성. 인증서를 다운로드하고, "사물 정책" 탭에서 "사물 정책 생성"을 클릭하여 사물 정책을 생성. 사물 정책에는 "게시" 및 "구독" 권한이 포함. 사물 정책을 사물에 연결.

2. Arduino IDE 설정:

Arduino IDE를 열고 "툴" 메뉴에서 "보드"를 선택하고 "ESP32 Dev Module"을 선택. "툴" 메뉴에서 "스케치 라이브러리 포함하기"를 선택하고 필요한 라이브러리를 검색하여 설치. WiFiClientSecure, MQTTClient, ArduinoJson

3. 코드 수정:

WIFI_SSID와 WIFI_PASSWORD를 사용하는 Wi-Fi 네트워크에 맞게 수정. AWS_IOT_ENDPOINT를 사용하는 AWS IoT 엔드포인트로 수정. AWS 인증서 및 개인 키를 적절한 위치에 저장하고 net.setCACert(), net.setCertificate(), net.setPrivateKey()에 경로를 설정. 필요에 따라 게시 및 구독 토픽(AWS_IOT_PUBLISH_TOPIC, AWS_IOT_SUBSCRIBE_TOPIC)을 수정.

4. ESP32에 업로드:

ESP32 보드와 컴퓨터를 연결하고, 보드를 선택한 후 코드를 컴파일하고 ESP32에 업로드. 시리얼 모니터를 열고 전송 속도를 9600으로 설정.

5. 결과 확인:

ESP32가 Wi-Fi에 연결되면 시리얼 모니터에 "Connecting to Wi-Fi"와 "."의 시리즈가 표시. Wi-Fi 연결이 성공하면 "Connecting to AWS IoT"가 표시. AWS IoT 연결이 성공하면 "AWS IoT Connected!"가 표시. 센서 데이터는 publishMessage() 함수에서 JSON 형식으로 생성

라이브러리

#include <pgmspace.h>
#include "secrets.h"
#include <WiFiClientSecure.h>
#include <MQTTClient.h>
#include <ArduinoJson.h>
#include "WiFi.h"

MQTT 클라이언트가 게시(publish) 및 구독(subscribe)할 MQTT 토픽을 정의

#define SECRET
#define THINGNAME "Mtest"
// The MQTT topics that this device should publish/subscribe
#define AWS_IOT_PUBLISH_TOPIC   "outTopic"
#define AWS_IOT_SUBSCRIBE_TOPIC "inTopic"

WiFiClientSecure 인스턴스 net과 MQTTClient 인스턴스 client를 생성

WiFiClientSecure net = WiFiClientSecure();
MQTTClient client = MQTTClient(256);
const char WIFI_SSID[] = "i2r";
const char WIFI_PASSWORD[] = "00000000";
const char AWS_IOT_ENDPOINT[] = "*****************.iot.us-east-2.amazonaws.com";

void connectAWS()
{
  WiFi.mode(WIFI_STA);
  WiFi.begin(WIFI_SSID, WIFI_PASSWORD);
  
  // Wi-Fi 연결을 수행합니다.
  // Wi-Fi가 연결될 때까지 연결 상태를 확인합니다.

  // Configure WiFiClientSecure to use the AWS IoT device credentials
  net.setCACert(AWS_CERT_CA);
  net.setCertificate(AWS_CERT_CRT);
  net.setPrivateKey(AWS_CERT_PRIVATE);
  
  // AWS IoT의 장치 인증서와 개인 키를 사용하여 WiFiClientSecure를 구성합니다.

  // MQTT 브로커에 연결합니다.
  client.begin(AWS_IOT_ENDPOINT, 8883, net);

  // Create a message handler
  client.onMessage(messageHandler);
  
  // 메시지 처리기를 생성합니다.

  // AWS IoT에 연결을 시도합니다.
  while (!client.connect(THINGNAME)) {
    delay(100);
  }
  
  // AWS IoT에 연결되면 구독을 수행합니다.
  client.subscribe(AWS_IOT_SUBSCRIBE_TOPIC);
}

void publishMessage()
{
  // 센서 데이터를 JSON 형식으로 만듭니다.
  StaticJsonDocument<200> doc;
  doc["time"] = millis();
  doc["sensor_a0"] = analogRead(0);
  char jsonBuffer[512];
  serializeJson(doc, jsonBuffer); // print to client

  client.publish(AWS_IOT_PUBLISH_TOPIC, jsonBuffer);
}

void messageHandler(String &topic, String &payload) {
  Serial.println("incoming: " + topic + " - " + payload);

//  StaticJsonDocument<200> doc;
//  deserializeJson(doc, payload);
//  const char* message = doc["message"];
}

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  connectAWS();
}

void loop() {
  publishMessage();
  client.loop();
  delay(1000);
}

코드 출처: https://github.com/kdi6033/cloud/blob/master/6-2-0%20aws%20ESP32%20Mqtt/AWS_ESP32/AWS_ESP32.ino

• 디바이스에서 MQTT 통신 방법으로 브로커에서 요구하는 프로토콜에 맞춰서 데이터를 보내고 받는데에 필요한 개념을 공부하게 됨.
• 강의를 듣고 전자상거래 플랫폼인 아마존이 클라우드 기반의 웹 서비스를 제공한다는 것을 알게 됨.
• 아마존에서 사용하는 MQTT 브로커인 AWS IoT Core에 대한 개념을 적립할 수 있었음.