今回の記事を担当するエンジニアの榎本です。
これまでの記事

・電子ロッカー開発始めます　→　電子ロッカー開発に至った経緯など
・ラズパイ で電子ロッカーを作る！(物理構成編)→　機器や配線など物理的な構成に関する記事

・ラズパイ で電子ロッカーを作る！(ソフトウェア編)→プログラムについて

ここでは、AWSのEC2インスタンス上(EC-CUBE)で動いている「ご近所マルシェ Joolen」がどのようにして「電子ロッカーを開ける」という制御を行っているのかを説明していきます。

ネットワーク構成

このようになっています。AWSとラズパイ 間の通信のプロトコルにはMQTTを採用しました。

MQTTは簡単にいうと、データを配信するためのプロトコルです。
「非力なデバイスやネットワークが不安定な場所でも動作しやすいように、メッセージ通信電文が軽量に設計されていることが特徴(Wikipediaより抜粋)」で、ラズパイ のような小さなコンピュータでも難なく扱えます。
Web socketにも似ていて、メッセージがPublish(送信)されると簡単に受けてはそのメッセージを拾うことができます。

AWSからラズパイ へのメッセージングに Web APIを使うことも検討しましたが、IoT機器にはセキュリテイ上、固定IPを持たせたくないという思いもありましたので今回の構成になりました。

今回のマルシェではEC2インスタンス上で、EC-CUBEは動いていますが「ロッカーの鍵を開けて！」というタイミングで メッセージを 送信(Publish)しています。流れとしては下記の通りで、仕組みとしては非常にシンプルなものです。
・解錠用のメッセージをMQTT Broker に対して 送信 (Publish)
・ロッカー(ラズパイ)は、MQTT Brokerのメッセージを監視(Subscribe)。MQTT BrokerへのPublishを検知したら後続の処理を行う。

AWSからラズパイ への通信

さて、ここからが本題です。
MQTTのやりとりをするためのサーバ(MQTT Broker)はAWS IoT Coreを採用しました。このIoT Coreへの接続は証明書を使う必要があります(ドキュメント)。
ラズパイ に 証明書を保存して接続、ということも当然可能ですが、小さなIoT機器にセキュリティ情報となる証明書を入れておくのは最善手とは言えません。

ということでIoT 専用のデータ転送サービスSORACOM Beamを使っての接続を行うことにしました。(SORACOM を使った双方向通信のデザインパターンはSORACOMさんによってまとまっています。)
このサービスは証明書の管理や脆弱性への対応等の煩雑な処理をクラウドにオフロードすることができるので、ラズパイ に証明書を保存する必要はありません。

 

下記の通り、ラズパイ 側ではAWS IoT Coreの認証情報を意識することなく接続することが可能です。

SORACOM Beamは非常に安価(1 リクエスト(*) あたり 0.00099 円)かつ、 1アカウントあたり月間 100,000 リクエストまでの無料枠もあるのでとても使いやすいサービスだと思います！

IoTは特にセキュアな接続を心がけていきたいですね。

ご近所マルシェ Joolen稼働中です！

※現在、アトレ松戸 3Fでご近所マルシェ ジョーレン で購入したものを受け取り可能です！(アトレ松戸での2021/5/23まで)

ありがとうございました。