Go to Qiita Advent Calendar 2024 Top
LoginSignup
3
5

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?

More than 1 year has passed since last update.

@morikaz(森田(Morita) 和明(Kazuaki))

AWS IoT CoreにVPN環境からアクセス

Last updated at Posted at 2021-07-17

2022/1/28 更新

再度試したところ、このままではうまくいかなかったので、追記しました。

  • Route 53のプライベートホストゾーンの設定を追加
  • update-resolv-confをupdate-systemd-resolvedの変更

IoT CoreがPrivateLinkをサポートしたとのことで、早速試しました。
https://aws.amazon.com/jp/about-aws/whats-new/2021/07/aws-iot-core-supports-vpc-endpoints/

このような形で構成することでインターネット上にデータが出ない構成となります。

image.png

公式ドキュメントからの引用ですが、以下のような制約があります。
https://docs.aws.amazon.com/iot/latest/developerguide/IoTCore-VPC.html

  • VPCエンドポイントは、現在IoTデータエンドポイントのみサポートされています。
  • MQTTのキープアライブ期間は230秒に制限されています。この期間を超えるキープアライブは自動的に230秒に短縮されます
  • 各VPCエンドポイントは、合計100,000台の同時接続デバイスをサポートします。それ以上の接続数が必要な場合は、「IoT CoreでVPCエンドポイントを拡張する」を参照してください。
  • VPCエンドポイントは、IPv4トラフィックのみをサポートします。
  • VPCエンドポイントは、カスタムドメインを除き、ATS証明書のみを提供します。
  • VPCエンドポイントのポリシーは、現時点ではサポートされていません。

実際に試してみましたが、設定がまあまあな量となりました。
VPCの勉強になりました。

VPC

VPCの作成

項目 値
名前 private-iot-vpc
IPv4 CIDR ブロック 10.0.0.0/16
IPv6 CIDR ブロック IPv6 CIDR ブロックなし
テナンシー デフォルト

作成後、DNSの設定を変更します。

  • アクション→DNS ホスト名を編集
項目 値
DNS ホスト名 有効化

サブネットの作成

項目 値
VPC ID private-iot-vpc
  • サブネットの設定
項目 値
サブネット名 private-iot-vpc-subnet-1
アベイラビリティーゾーン ap-northeast-1a
IPv4 CIDR ブロック 10.0.1.0/24

(* IoT向けのエンドポイントがap-northeast-1dは未対応のようなので避けましょう）

セキュリティグループの作成

Client VPN用

項目 値
セキュリティグループ名 private-iot-sg-clientvpn
説明 private-iot-sg-clientvpn
VPC private-iot-vpc
  • インバウンドルール
項目 値
タイプ カスタム TCP
プロトコル TCP
ポート範囲 8883
ソース Anywhere-IPv4
  • アウトバウンドルール
項目 値
タイプ すべてのTCP
プロトコル TCP
ポート範囲 0 - 65535
ソース Anywhere-IPv4

PrivateLink用

項目 値
セキュリティグループ名 private-iot-sg-privatelink
説明 private-iot-sg-privatelink
VPC private-iot-vpc
  • インバウンドルール
項目 値
タイプ すべてのTCP
プロトコル TCP
ポート範囲 0 - 65535
ソース Anywhere-IPv4
  • アウトバウンドルール
項目 値
タイプ カスタム TCP
プロトコル TCP
ポート範囲 8883
ソース Anywhere-IPv4

PrivateLink

PrivateLinkの作成

左メニューのエンドポイントから作成

項目 値
サービスカテゴリ AWS サービス
サービス名 com.amazonaws.ap-northeast-1.iot.data
VPC private-iot-vpc
サブネット private-iot-vpc-subnet-1
セキュリティグループ private-iot-sg-privatelink

Route 53

IoT Coreのエンドポイントの確認

Route 53の設定の前に、IoT Coreのエンドポイントを確認します。
IoT CoreのエンドポイントはAWSアカウントごとに固有となります。
自分のアカウントのエンドポイントはCLIで取得可能です。

aws iot describe-endpoint --endpoint-type iot:Data-ATS

プライベートホストゾーンの作成

Route 53の画面でホストゾーンを作成します。

項目 値
ドメイン名 iot.ap-northeast-1.amazonaws.com
タイプ プライベートホストゾーン
ホストゾーンに関連付けるVPC private-iot-vpc

レコードの作成

IoT Coreのエンドポイントのレコードを作成します。

項目 値
レコード名 取得したIoT Coreエンドポイントの先頭（xxxxxxxxxxxxxx-ats）の部分
レコードタイプ A
値 エイリアスを有効にし、VPCエンドポイントへのエイリアスから作成したIoT Core用のVPCエンドポイントを選択。２つリストアップされますが、vpce-xxxx.data.iot.ap-northeast-1.vpce.amazonaws.comという方でうまくいきました

ClientVPN用証明書をACMに登録

証明書の作成

Client VPNの認証方法のうち、相互認証 (証明書ベース)を行うための証明書を作成します。
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/vpn/latest/clientvpn-admin/client-authentication.html

RaspberryPi
git clone https://github.com/OpenVPN/easy-rsa.git
cd easy-rsa/easyrsa3
./easyrsa init-pki # PKI 環境を初期化
./easyrsa build-ca nopass # 認証局 (CA) を構築
./easyrsa build-server-full server nopass # サーバー証明書とキーを生成
./easyrsa build-client-full client1.domain.tld nopass # クライアント証明書とキーを生成

~/certディレクトリーに必要なものをまとめます。

RaspberryPi
mkdir ~/cert/
cp pki/ca.crt ~/cert/
cp pki/issued/server.crt ~/cert/
cp pki/private/server.key ~/cert/
cp pki/issued/client1.domain.tld.crt ~/cert/
cp pki/private/client1.domain.tld.key ~/cert/

証明書の登録

ACM(AWS Certificate Manager)の画面で証明書をインポート

  • server
項目 値
証明書本文 server.crtのBEGIN CERTIFICATEからEND CERTIFICATEまで
証明書のプライベートキー server.keyの内容
証明書チェーン ca.crtの内容
  • client1.domain.tld
項目 値
証明書本文 client1.domain.tld.crtのBEGIN CERTIFICATEからEND CERTIFICATEまで
証明書のプライベートキー client1.domain.tld.keyの内容
証明書チェーン ca.crtの内容

ClientVPN

Client VPNエンドポイントの作成

左メニューの仮想プライベートネットワーク（VPN）→クライアント VPN エンドポイント
クライアント VPN エンドポイントの作成

項目 値
名前タグ private-iot-clientvpn
クライアント IPv4 CIDR 172.31.0.0/16
  • 認証情報
項目 値
サーバー証明書 ARN server
認証オプション 相互認証の使用
クライアント証明書 ARN client1.domain.tld
  • 接続ログ記録
項目 値
クライアント接続の詳細を記録しますか? いいえ
  • その他のオプションパラメータ
項目 値
DNS サーバー 1 IP アドレス 10.0.0.2

(* VPCのCIDRの末尾が2がAWS提供のDNSサーバーのIPアドレスです）
https://docs.aws.amazon.com/ja_jp/vpc/latest/userguide/VPC_DHCP_Options.html#AmazonDNS

関連付け設定

関連付けタブから関連付け

項目 値
VPC private-iot-vpc
関連付けるサブネットの選択 private-iot-vpc-subnet-1

セキュリティグループ設定

セキュリティグループタブからセキュリティグループの適用

項目 値
セキュリティグループ ID private-iot-sg-clientvpn

認証設定

認証タブから受信の承認

項目 値
アクセスを有効にする送信先ネットワーク 10.0.0.0/16
アクセスを付与する対象 すべてのユーザーにアクセスを許可する

Raspberry Pi

OpenVPNのインストール

sudo apt update
sudo apt install openvpn openvpn-systemd-resolved -y

AWSのマネジメントコンソールのクライアントVPNエンドポイントの設定画面
上部にあるクライアント設定のダウンロードから設定ファイルを取得

設定ファイルの末尾に以下を追記。これをしないとAWS側のDNSサーバーが参照されません

script-security 2
up /etc/openvpn/update-systemd-resolved
down /etc/openvpn/update-systemd-resolved

設定ファイルはこんな感じです

client
dev tun
proto udp
remote cvpn-endpoint-xxxxxxxxxxxxxxxxx.prod.clientvpn.ap-northeast-1.amazonaws.com 443
remote-random-hostname
resolv-retry infinite
nobind
remote-cert-tls server
cipher AES-256-GCM
verb 3
<ca>
-----BEGIN CERTIFICATE-----

-----END CERTIFICATE-----

</ca>


reneg-sec 0

script-security 2
up /etc/openvpn/update-systemd-resolved
down /etc/openvpn/update-systemd-resolved

接続

sudo openvpn --config downloaded-client-config.ovpn --cert cert/client1.domain.tld.crt --key cert/client1.domain.tld.key

pi@raspberrypi:~ $ sudo openvpn --config downloaded-client-config.ovpn --cert cert/client1.domain.tld.crt --key cert/client1.domain.tld.key 
Sat Jul 17 09:47:16 2021 OpenVPN 2.4.7 arm-unknown-linux-gnueabihf [SSL (OpenSSL)] [LZO] [LZ4] [EPOLL] [PKCS11] [MH/PKTINFO] [AEAD] built on Apr 28 2021
Sat Jul 17 09:47:16 2021 library versions: OpenSSL 1.1.1d  10 Sep 2019, LZO 2.10
Sat Jul 17 09:47:16 2021 NOTE: the current --script-security setting may allow this configuration to call user-defined scripts
Sat Jul 17 09:47:16 2021 TCP/UDP: Preserving recently used remote address: [AF_INET]35.75.87.106:443
Sat Jul 17 09:47:16 2021 Socket Buffers: R=[180224->180224] S=[180224->180224]
Sat Jul 17 09:47:16 2021 UDP link local: (not bound)
Sat Jul 17 09:47:16 2021 UDP link remote: [AF_INET]35.75.87.106:443
Sat Jul 17 09:47:16 2021 TLS: Initial packet from [AF_INET]35.75.87.106:443, sid=3ff2acdd fabd509e
Sat Jul 17 09:47:16 2021 VERIFY OK: depth=1, CN=Easy-RSA CA
Sat Jul 17 09:47:16 2021 VERIFY KU OK
Sat Jul 17 09:47:16 2021 Validating certificate extended key usage
Sat Jul 17 09:47:16 2021 ++ Certificate has EKU (str) TLS Web Server Authentication, expects TLS Web Server Authentication
Sat Jul 17 09:47:16 2021 VERIFY EKU OK
Sat Jul 17 09:47:16 2021 VERIFY OK: depth=0, CN=server
Sat Jul 17 09:47:16 2021 Control Channel: TLSv1.2, cipher TLSv1.2 ECDHE-RSA-AES256-GCM-SHA384, 2048 bit RSA
Sat Jul 17 09:47:17 2021 [server] Peer Connection Initiated with [AF_INET]35.75.87.106:443
Sat Jul 17 09:47:18 2021 SENT CONTROL [server]: 'PUSH_REQUEST' (status=1)
Sat Jul 17 09:47:18 2021 PUSH: Received control message: 'PUSH_REPLY,dhcp-option DNS 10.0.0.2,redirect-gateway def1 bypass-dhcp,route-gateway 172.31.0.33,topology subnet,ping 1,ping-restart 20,ifconfig 172.31.0.34 255.255.255.224,peer-id 0,cipher AES-256-GCM'
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: timers and/or timeouts modified
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: --ifconfig/up options modified
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: route options modified
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: route-related options modified
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: --ip-win32 and/or --dhcp-option options modified
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: peer-id set
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: adjusting link_mtu to 1624
Sat Jul 17 09:47:18 2021 OPTIONS IMPORT: data channel crypto options modified
Sat Jul 17 09:47:18 2021 Outgoing Data Channel: Cipher 'AES-256-GCM' initialized with 256 bit key
Sat Jul 17 09:47:18 2021 Incoming Data Channel: Cipher 'AES-256-GCM' initialized with 256 bit key
Sat Jul 17 09:47:18 2021 ROUTE_GATEWAY 192.168.0.1/255.255.255.0 IFACE=wlan0 HWADDR=dc:a6:32:c2:07:8a
Sat Jul 17 09:47:18 2021 TUN/TAP device tun0 opened
Sat Jul 17 09:47:18 2021 TUN/TAP TX queue length set to 100
Sat Jul 17 09:47:18 2021 /sbin/ip link set dev tun0 up mtu 1500
Sat Jul 17 09:47:18 2021 /sbin/ip addr add dev tun0 172.31.0.34/27 broadcast 172.31.0.63
Sat Jul 17 09:47:18 2021 /etc/openvpn/update-resolv-conf tun0 1500 1552 172.31.0.34 255.255.255.224 init
dhcp-option DNS 10.0.0.2
Too few arguments.
Too few arguments.
Sat Jul 17 09:47:18 2021 /sbin/ip route add 35.75.87.106/32 via 192.168.0.1
Sat Jul 17 09:47:18 2021 /sbin/ip route add 0.0.0.0/1 via 172.31.0.33
Sat Jul 17 09:47:18 2021 /sbin/ip route add 128.0.0.0/1 via 172.31.0.33
Sat Jul 17 09:47:18 2021 WARNING: this configuration may cache passwords in memory -- use the auth-nocache option to prevent this
Sat Jul 17 09:47:18 2021 Initialization Sequence Completed

接続テスト

（IoT Coreのデバイスの作成や証明書の取得は省略。。。）

VPN接続したままだとインターネットに繋がらないので一旦VPNを切断して実行

raspberrypi
mkdir ~/iot-sample
cd ~/iot-sample/
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
pip install awsiotsdk # AWS IoT Device SDK v2 for Python
wget https://raw.githubusercontent.com/aws/aws-iot-device-sdk-python-v2/main/samples/pubsub.py #サンプルプログラム

ここまでできたら再度VPNを接続してPubSubのテスト

エンドポイントはインターネット経由でつなぐときと同じです。

RaspberryPi
python pubsub.py \
  --endpoint xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com \
  --root-ca AmazonRootCA1.pem \
  --cert xxxxxxxxxx-certificate.pem.crt \
  --key xxxxxxxxxx-private.pem.key
RaspberryPi
Connecting to xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com with client ID 'test-3c246580-3dc8-4268-9daf-731b3e42288b'...
Connected!
Subscribing to topic 'test/topic'...
Subscribed with QoS.AT_LEAST_ONCE
Sending 10 message(s)
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [1]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [1]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [2]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [2]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [3]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [3]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [4]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [4]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [5]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [5]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [6]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [6]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [7]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [7]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [8]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [8]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [9]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [9]"'
Publishing message to topic 'test/topic': Hello World! [10]
Received message from topic 'test/topic': b'"Hello World! [10]"'
10 message(s) received.
Disconnecting...
Disconnected!

うまくいきました。

ちなみに、エンドポイントのIPアドレスは、VPN内のプライベートIPアドレスとなっています。

RaspberryPi
(.venv) pi@raspberrypi:~/iot-private $ ping xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com
PING xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com (10.0.1.105) 56(84) bytes of data.
^C
--- xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com ping statistics ---
1 packets transmitted, 0 received, 100% packet loss, time 0ms

(.venv) pi@raspberrypi:~/iot-private $

やったね。

インターネット経由での接続を拒否する方法

ここまでで、VPNを使ったIoT Coreまでの通信はできました。
追加で、 インターネット経由での接続を拒否し、PrivateLink経由のみを許可　する設定を紹介します。

設定は、IoTポリシーで、ConditionにVPCエンドポイントからのアクセスに限定します。

{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [
    {
      "Effect": "Allow",
      "Action": "iot:*",
      "Resource": "*",
      "Condition": {
        "StringEquals": {
          "aws:SourceVpce": "vpce-0bae8fd9e8c2b2879"
        }
      }
    }
  ]
}

こうすると、VPNオフでインターネット経由での通信の場合にはエラーとなります。

RaspberryPi（VPNオフ状態で実行）
(.venv) pi@raspberrypi:~/iot-private $ python pubsub.py --endpoint xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com --root-ca AmazonRootCA1.pem --cert xxxxxxxxxx-certificate.pem.crt --key xxxxxxxxxx-private.pem.key
Connecting to xxxxxxxxxxxxxxx-ats.iot.ap-northeast-1.amazonaws.com with client ID 'test-25dc3da9-5177-4a27-85f7-21fdf9456369'...
Traceback (most recent call last):
  File "pubsub.py", line 133, in <module>
    connect_future.result()
  File "/usr/lib/python3.7/concurrent/futures/_base.py", line 432, in result
    return self.__get_result()
  File "/usr/lib/python3.7/concurrent/futures/_base.py", line 384, in __get_result
    raise self._exception
awscrt.exceptions.AwsCrtError: AWS_ERROR_MQTT_UNEXPECTED_HANGUP: The connection was closed unexpectedly.
(.venv) pi@raspberrypi:~/iot-private $

おまけ（Raspberry PiのOS起動時にVPNに自動接続する方法）

downloaded-client-config.ovpnの拡張子を.confに変更します。
（ついでにファイル名もclientvpn.confにしました）

そして、ファイル中に接続に使用する証明書とキーを追記します。
（<key></key>の部分と<cert></cert>の部分です。）

clientvpn.conf
client
dev tun
proto udp
remote cvpn-endpoint-xxxxxxxxxxxxxxxxx.prod.clientvpn.ap-northeast-1.amazonaws.com 443
remote-random-hostname
resolv-retry infinite
nobind
remote-cert-tls server
cipher AES-256-GCM
verb 3
<ca>
-----BEGIN CERTIFICATE-----
-----END CERTIFICATE-----
</ca>
<key>
-----BEGIN PRIVATE KEY-----
-----END PRIVATE KEY-----
</key>
<cert>
-----BEGIN CERTIFICATE-----
-----END CERTIFICATE-----
</cert>

reneg-sec 0

script-security 2
up /etc/openvpn/update-systemd-resolved
down /etc/openvpn/update-systemd-resolved

ファイルを用意できたら、所定の位置にコピーします。

sudo cp clientvpn.conf /etc/openvpn/client/clientvpn.conf

systemctlの自動起動設定を追加（clientvpnの部分がconfファイルのファイル名になります）

sudo systemctl enable openvpn-client@clientvpn.service
sudo systemctl start openvpn-client@clientvpn.service

ClientVPN用の証明書について

公式ドキュメントにあるEasy-RSA 3を使った方法で検証しましたが、「AWS Certificate Manager プライベート認証局」で生成した証明書でも良いようです。

3
5
0

Register as a new user and use Qiita more conveniently

  1. You get articles that match your needs
  2. You can efficiently read back useful information
  3. You can use dark theme
What you can do with signing up
Sign upLogin
3
5

Delete article

Deleted articles cannot be recovered.

Draft of this article would be also deleted.

Are you sure you want to delete this article?