Thomas.will: Die Seite wurde neu angelegt: „=Aufbau der MQTT-Umgebung= Diese Seite beschreibt den vollständigen Aufbau der Lab-Umgebung, sodass sie von Grund auf nachgebaut werden kann. Es gibt drei Mas…“

2026-06-20T14:00:03Z

Die Seite wurde neu angelegt: „=Aufbau der MQTT-Umgebung= Diese Seite beschreibt den vollständigen Aufbau der Lab-Umgebung, sodass sie von Grund auf nachgebaut werden kann. Es gibt drei Mas…“

Neue Seite

=Aufbau der MQTT-Umgebung=
Diese Seite beschreibt den vollständigen Aufbau der Lab-Umgebung, sodass sie von Grund auf nachgebaut werden kann. Es gibt drei Maschinen:

;mqtt.dkbi.com
:Der Mosquitto-Broker. Vermittelt die Nachrichten zwischen Sensor und Aktor.
;sensor.dkbi.com (Verzeichnis /usr/local/control-switch)
:Sendet Schaltbefehle (publish) und zeigt den Status an (subscribe). Web-Oberfläche mit klickbaren Schaltflächen.
;aktor.dkbi.com (Verzeichnis /usr/local/control)
:Zeigt den Status der Geräte an (nur subscribe). Read-only Web-Oberfläche.

Die eigentliche Absicherung (ohne Passwort, mit Passwort, TLS, 2FA) wird über die Datei '''.env''' gesteuert. Der Programmcode bleibt über alle vier Stufen identisch; umgeschaltet wird nur die .env.

=Voraussetzungen=
==Installation von Node.js und npm==
;Alte Node.js-Version entfernen, falls vorhanden
*sudo apt update && sudo apt upgrade
*sudo apt install curl
*sudo apt remove nodejs
;Repository für die aktuelle LTS-Version (22.x) hinzufügen
*curl -fsSL https://deb.nodesource.com/setup_22.x | sudo -E bash -
;Node.js (Version 22.x) und npm installieren
*sudo apt install -y nodejs
;Installation überprüfen
*node -v
*npm -v
;MQTT-Kommandozeilenwerkzeuge installieren
*sudo apt install mosquitto-clients

=Sensor (control-switch)=
==Projekt anlegen==
;Verzeichnis erstellen
*sudo mkdir /usr/local/control-switch
*cd /usr/local/control-switch
;Node.js-Projekt initialisieren
*sudo npm init -y
;Benötigte Pakete installieren
*sudo npm install mqtt express dotenv

==server.js==
Erstelle die Datei '''/usr/local/control-switch/server.js''' mit folgendem Inhalt:
<pre>
require('dotenv').config();
const mqtt = require('mqtt');
const express = require('express');
const path = require('path');
const fs = require('fs');

const app = express();
const port = 3000;

let status = {
livingRoom: 'off',
bedroom: 'off',
kitchen: 'off',
frontDoor: 'closed'
};

// Prüfe, ob TLS aktiv ist
const useTLS = process.env.MQTT_TLS === 'true';

// MQTT-Verbindungsoptionen aus .env
const options = {
host: process.env.MQTT_HOST,
port: Number(process.env.MQTT_PORT),
protocol: useTLS ? 'mqtts' : 'mqtt',
reconnectPeriod: 5000
};

// Passwort hinzufügen, falls gesetzt.
if (process.env.MQTT_PASS) {
options.username = process.env.MQTT_USER || undefined;
options.password = process.env.MQTT_PASS;
}

// Falls TLS aktiv ist, CA-Zertifikat laden
if (useTLS && process.env.MQTT_CA) {
try {
options.ca = fs.readFileSync(process.env.MQTT_CA);
} catch (err) {
console.error('Fehler beim Laden der CA-Datei:', err.message);
process.exit(1);
}
}

// Falls Client-Zertifikat gesetzt ist (Stufe 4: 2FA), Cert + Key laden
if (useTLS && process.env.MQTT_CERT && process.env.MQTT_KEY) {
try {
options.cert = fs.readFileSync(process.env.MQTT_CERT);
options.key = fs.readFileSync(process.env.MQTT_KEY);
} catch (err) {
console.error('Fehler beim Laden von Client-Cert/Key:', err.message);
process.exit(1);
}
}

const client = mqtt.connect(options);

client.on('connect', () => {
console.log(`Mit MQTT-Broker verbunden: ${process.env.MQTT_HOST}:${process.env.MQTT_PORT}`);
client.subscribe('home/+/status', (err) => {
if (!err) {
console.log('Abonniert: home/+/status');
} else {
console.error('Fehler beim Abonnieren:', err.message);
}
});
});

client.on('message', (topic, message) => {
const room = topic.split('/')[1];
status[room] = message.toString();
console.log(`Status von ${room}: ${status[room]}`);
});

client.on('error', (err) => {
console.error(`MQTT-Fehler: ${err.message}`);
});

client.on('offline', () => {
console.warn('MQTT-Broker nicht erreichbar. Warte auf Wiederverbindung...');
});

client.on('reconnect', () => {
console.log('Versuche, die MQTT-Verbindung wiederherzustellen...');
});

// Route zum Abfragen des Status
app.get('/status', (req, res) => {
res.json(status);
});

// Route zum Schalten eines Geräts
app.post('/toggle/:device', (req, res) => {
const device = req.params.device;
const currentStatus = status[device];

if (!currentStatus) {
res.status(400).send({ error: 'Invalid device' });
return;
}

let newStatus;
if (device === 'frontDoor') {
newStatus = currentStatus === 'closed' ? 'open' : 'closed';
} else {
newStatus = currentStatus === 'on' ? 'off' : 'on';
}
status[device] = newStatus;

const topic = `home/${device}/status`;
client.publish(topic, newStatus, (err) => {
if (err) {
console.log(`Fehler beim Senden an ${device}: ${err.message}`);
res.status(500).send({ success: false, message: 'Error sending message' });
} else {
console.log(`Nachricht gesendet: ${device} ist jetzt ${newStatus}`);
res.send({ success: true, message: `Device ${device} successfully toggled` });
}
});
});

app.use(express.static(path.join(__dirname)));

app.listen(port, () => {
console.log(`Sensor Control Center läuft auf: http://0.0.0.0:${port}`);
});
</pre>

==index.html==
Erstelle die Datei '''/usr/local/control-switch/index.html''' mit folgendem Inhalt:
<pre>
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>Sensor Control Center</title>
<style>
.device {
margin: 20px;
padding: 10px;
border-radius: 10px;
text-align: center;
font-size: 1.5em;
cursor: pointer;
}
.on { background-color: green; color: black; }
.off { background-color: red; color: white; }
.open { background-color: red; color: white; }
.closed { background-color: green; color: white; }
</style>
<script>
function fetchStatus() {
fetch('/status')
.then(response => response.json())
.then(data => {
document.getElementById('livingRoom').className = 'device ' + (data.livingRoom === 'on' ? 'on' : 'off');
document.getElementById('livingRoom').textContent = 'Living Room Light: ' + (data.livingRoom === 'on' ? 'On' : 'Off');
document.getElementById('bedroom').className = 'device ' + (data.bedroom === 'on' ? 'on' : 'off');
document.getElementById('bedroom').textContent = 'Bedroom Light: ' + (data.bedroom === 'on' ? 'On' : 'Off');
document.getElementById('kitchen').className = 'device ' + (data.kitchen === 'on' ? 'on' : 'off');
document.getElementById('kitchen').textContent = 'Kitchen Light: ' + (data.kitchen === 'on' ? 'On' : 'Off');
document.getElementById('frontDoor').className = 'device ' + (data.frontDoor === 'open' ? 'open' : 'closed');
document.getElementById('frontDoor').textContent = 'Front Door: ' + (data.frontDoor === 'open' ? 'Open' : 'Closed');
});
}

function toggleDevice(device) {
fetch(`/toggle/${device}`, { method: 'POST' })
.then(fetchStatus);
}

setInterval(fetchStatus, 1000);
</script>
</head>
<body>
<h1>Sensor Control Center</h1>
<div id="livingRoom" class="device off" onclick="toggleDevice('livingRoom')">Living Room Light: Off</div>
<div id="bedroom" class="device off" onclick="toggleDevice('bedroom')">Bedroom Light: Off</div>
<div id="kitchen" class="device off" onclick="toggleDevice('kitchen')">Kitchen Light: Off</div>
<div id="frontDoor" class="device closed" onclick="toggleDevice('frontDoor')">Front Door: Closed</div>
</body>
</html>
</pre>

==.env-Vorlagen==
Für jede Stufe gibt es eine Vorlage. Die aktive Stufe wird durch Kopieren auf '''.env''' gesetzt (z. B. <code>cp env.mit-tls .env</code>), danach Service neu starten.
;env.ohne-passwd (Stufe 1)
<pre>
MQTT_HOST=mqtt.dkbi.com
MQTT_PORT=1883
</pre>
;env.mit-passwd (Stufe 2)
<pre>
MQTT_HOST=mqtt.dkbi.com
MQTT_PORT=1883
MQTT_USER=kit
MQTT_PASS=123Start$
</pre>
;env.mit-tls (Stufe 3)
<pre>
MQTT_HOST=mqtt.dkbi.com
MQTT_PORT=8883
MQTT_USER=kit
MQTT_PASS=123Start$
MQTT_TLS=true
MQTT_CA=/usr/local/control-switch/kit-ca.crt
</pre>
;env.mit-2fa (Stufe 4)
<pre>
MQTT_HOST=mqtt.dkbi.com
MQTT_PORT=8883
MQTT_USER=sensor
MQTT_PASS=123Start$
MQTT_TLS=true
MQTT_CA=/usr/local/control-switch/kit-ca.crt
MQTT_CERT=/usr/local/control-switch/sensor.crt
MQTT_KEY=/usr/local/control-switch/sensor.key
</pre>

==systemd-Unit==
Erstelle die Datei '''/etc/systemd/system/control-switch.service''':
<pre>
[Unit]
Description=Home Control Switch Server (Sensor)
After=network.target

[Service]
Type=simple
WorkingDirectory=/usr/local/control-switch
ExecStart=/usr/bin/node server.js
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
</pre>
;Dienst starten und beim Booten aktivieren
*sudo systemctl daemon-reload
*sudo systemctl enable --now control-switch.service

=Aktor (control)=
Der Aktor ist genauso aufgebaut wie der Sensor, mit zwei Unterschieden: Er ist '''read-only''' (keine Schaltflächen, keine /toggle-Route) und liegt im Verzeichnis '''/usr/local/control'''.

==Projekt anlegen==
*sudo mkdir /usr/local/control
*cd /usr/local/control
*sudo npm init -y
*sudo npm install mqtt express dotenv

==server.js==
Identisch zum Sensor, aber '''ohne''' die /toggle-Route (der Aktor schaltet nicht, er zeigt nur an). Erstelle die Datei '''/usr/local/control/server.js''':
<pre>
require('dotenv').config();
const mqtt = require('mqtt');
const express = require('express');
const path = require('path');
const fs = require('fs');

const app = express();
const port = 3000;

let status = {
livingRoom: 'off',
bedroom: 'off',
kitchen: 'off',
frontDoor: 'closed'
};

const useTLS = process.env.MQTT_TLS === 'true';

const options = {
host: process.env.MQTT_HOST,
port: Number(process.env.MQTT_PORT),
protocol: useTLS ? 'mqtts' : 'mqtt',
reconnectPeriod: 5000
};

if (process.env.MQTT_PASS) {
options.username = process.env.MQTT_USER || undefined;
options.password = process.env.MQTT_PASS;
}

if (useTLS && process.env.MQTT_CA) {
try {
options.ca = fs.readFileSync(process.env.MQTT_CA);
} catch (err) {
console.error('Fehler beim Laden der CA-Datei:', err.message);
process.exit(1);
}
}

if (useTLS && process.env.MQTT_CERT && process.env.MQTT_KEY) {
try {
options.cert = fs.readFileSync(process.env.MQTT_CERT);
options.key = fs.readFileSync(process.env.MQTT_KEY);
} catch (err) {
console.error('Fehler beim Laden von Client-Cert/Key:', err.message);
process.exit(1);
}
}

const client = mqtt.connect(options);

client.on('connect', () => {
console.log(`Mit MQTT-Broker verbunden: ${process.env.MQTT_HOST}:${process.env.MQTT_PORT}`);
client.subscribe('home/+/status', (err) => {
if (!err) {
console.log('Abonniert: home/+/status');
} else {
console.error('Fehler beim Abonnieren:', err.message);
}
});
});

client.on('message', (topic, message) => {
const room = topic.split('/')[1];
status[room] = message.toString();
console.log(`Status von ${room}: ${status[room]}`);
});

client.on('error', (err) => {
console.error(`MQTT-Fehler: ${err.message}`);
});

client.on('offline', () => {
console.warn('MQTT-Broker nicht erreichbar. Warte auf Wiederverbindung...');
});

client.on('reconnect', () => {
console.log('Versuche, die MQTT-Verbindung wiederherzustellen...');
});

app.get('/status', (req, res) => {
res.json(status);
});

app.use(express.static(path.join(__dirname)));

app.listen(port, () => {
console.log(`Aktor läuft auf: http://0.0.0.0:${port}`);
});
</pre>

==index.html==
Erstelle die Datei '''/usr/local/control/index.html''' (read-only, keine onclick-Schaltflächen):
<pre>
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>Aktor Devices</title>
<style>
.device {
margin: 20px;
padding: 10px;
border-radius: 10px;
text-align: center;
font-size: 1.5em;
}
.lamp-on { background-color: yellow; color: black; }
.lamp-off { background-color: gray; color: white; }
.door-open { background-color: red; color: white; }
.door-closed { background-color: gray; color: white; }
</style>
<script>
function fetchStatus() {
fetch('/status')
.then(response => response.json())
.then(data => {
document.getElementById('livingRoom').className = 'device ' + (data.livingRoom === 'on' ? 'lamp-on' : 'lamp-off');
document.getElementById('bedroom').className = 'device ' + (data.bedroom === 'on' ? 'lamp-on' : 'lamp-off');
document.getElementById('kitchen').className = 'device ' + (data.kitchen === 'on' ? 'lamp-on' : 'lamp-off');
document.getElementById('frontDoor').className = 'device ' + (data.frontDoor === 'open' ? 'door-open' : 'door-closed');
});
}

setInterval(fetchStatus, 1000);
</script>
</head>
<body>
<h1>Aktor Devices</h1>
<div id="livingRoom" class="device lamp-off">Living Room Light</div>
<div id="bedroom" class="device lamp-off">Bedroom Light</div>
<div id="kitchen" class="device lamp-off">Kitchen Light</div>
<div id="frontDoor" class="device door-closed">Front Door</div>
</body>
</html>
</pre>

==.env-Vorlagen (Aktor)==
Wie beim Sensor, aber die Pfade zeigen auf /usr/local/control und in Stufe 4 auf das Aktor-Zertifikat.
;env.mit-2fa (Stufe 4)
<pre>
MQTT_HOST=mqtt.dkbi.com
MQTT_PORT=8883
MQTT_USER=aktor
MQTT_PASS=123Start$
MQTT_TLS=true
MQTT_CA=/usr/local/control/kit-ca.crt
MQTT_CERT=/usr/local/control/aktor.crt
MQTT_KEY=/usr/local/control/aktor.key
</pre>

==systemd-Unit==
Erstelle die Datei '''/etc/systemd/system/control.service''':
<pre>
[Unit]
Description=Home Control Server (Aktor)
After=network.target

[Service]
Type=simple
WorkingDirectory=/usr/local/control
ExecStart=/usr/bin/node server.js
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target
</pre>
;Dienst starten und beim Booten aktivieren
*sudo systemctl daemon-reload
*sudo systemctl enable --now control.service

=Zugriff per HTTPS (nginx)=
Vor beide Node-Backends (Port 3000) ist ein nginx als Reverse-Proxy mit TLS geschaltet, sodass die Oberflächen unter https://sensor.dkbi.com und https://aktor.dkbi.com erreichbar sind. Die Zertifikate stammen aus der lab-eigenen CA (kit-ca).

[[Kategorie:Node.js]]
[[Kategorie:MQTT]]

MQTT Projekt Aufbau - Versionsgeschichte

Thomas.will: Die Seite wurde neu angelegt: „=Aufbau der MQTT-Umgebung= Diese Seite beschreibt den vollständigen Aufbau der Lab-Umgebung, sodass sie von Grund auf nachgebaut werden kann. Es gibt drei Mas…“