设备通过mqtt通道的动态免预注册

简介: 一型一密认证方式下,同一产品下所有设备可以烧录相同的设备标志信息,即所有设备包含相同的产品证书(ProductKey和ProductSecret)。设备发送激活请求时,物联网平台会进行身份确认,认证通过后,下发设备接入所需信息。

动态免预注册设备时,当设备属于新版公共实例或企业版实例时,动态注册参数如下:

mqttClientId: clientId+"|securemode=-2,authType=regnwl,random=xxxx,signmethod=xxxx,instanceId=xxxx|"

mqttUserName: deviceName+"&"+productKey

mqttPassword: sign_hmac(productSecret,content)

当设备属于旧版公共实例时,动态注册参数如下:

mqttClientId: clientId+"|securemode=-2,authType=regnwl,random=xxxx,signmethod=xxxx|"

mqttUserName: deviceName+"&"+productKey

mqttPassword: sign_hmac(productSecret,content)

其中signmethod目前支持签名算法为:hmacmd5、hmacsha1、hmacsha256。

代码实现:

/*
 * Copyright © 2019 Alibaba. All rights reserved.
 */
package com.aliyun.paho;
import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;
import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Random;
import java.util.Set;
import java.util.SortedMap;
import java.util.TreeMap;
/**
 * 设备动态注册。
 */
public class DynamicRegnwl {
    // 地域ID,填写您的产品所在地域ID。
    private static String regionId = "cn-shanghai";
    // 定义加密方式。可选MAC算法:HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256,需和signmethod取值一致。
    private static final String HMAC_ALGORITHM = "hmacsha1";
    // 接收物联网平台下发设备证书的Topic。无需创建,无需订阅,直接使用。
    private static final String REGISTER_TOPIC = "/ext/register";
    private static final String REGNWL_TOPIC = "/ext/regnwl";
    /**
     * 动态注册。
     *
     * @param productKey 产品的ProductKey
     * @param productSecret 产品密钥
     * @param deviceName 设备名称
     * @throws Exception
     */
    public void register(String productKey, String productSecret, String deviceName) throws Exception {
        // 接入域名,只能使用TLS。
        String broker = "ssl://" + productKey + ".iot-as-mqtt." + regionId + ".aliyuncs.com:1883";
        //String broker = "ssl://xxx.mqtt.iothub.aliyuncs.com:1883";
        // 表示客户端ID,建议使用设备的MAC地址或SN码,64字符内。
        String clientId = productKey + "." + deviceName;
        // 获取随机值。
        Random r = new Random();
        int random = r.nextInt(1000000);
        // securemode只能为2表示只能使用TLS;signmethod指定签名算法。
        String clientOpts = "|securemode=-2,authType=regnwl,signmethod=" + HMAC_ALGORITHM + ",random=" + random + "|";
        //String clientOpts = "|securemode=-2,authType=regnwl,signmethod=" + HMAC_ALGORITHM + ",random=" + random + ",instanceId=xxx|";
        // MQTT接入客户端ID。
        String mqttClientId = clientId + clientOpts;
        // MQTT接入用户名。
        String mqttUsername = deviceName + "&" + productKey;
        // MQTT接入密码,即签名。
        JSONObject params = new JSONObject();
        params.put("productKey", productKey);
        params.put("deviceName", deviceName);
        params.put("random", random);
        String mqttPassword = sign(params, productSecret);
        // 通过MQTT connect报文进行动态注册。
        try {
            MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
            MqttClient sampleClient = new MqttClient(broker, mqttClientId, persistence);
            MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
            connOpts.setMqttVersion(4);// MQTT 3.1.1
            connOpts.setUserName(mqttUsername);// 用户名
            connOpts.setPassword(mqttPassword.toCharArray());// 密码
            connOpts.setAutomaticReconnect(false); // MQTT动态注册协议规定必须关闭自动重连。
            System.out.println("----- register params -----");
            System.out.print("server=" + broker + ",clientId=" + mqttClientId);
            System.out.println(",username=" + mqttUsername + ",password=" + mqttPassword);
            sampleClient.setCallback(new MqttCallback() {
                @Override
                public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
                    String payload = new String(message.getPayload(), StandardCharsets.UTF_8);
                    System.out.println("----- register result -----");
                    System.out.println(topic);
                    System.out.println(payload);
                    // 仅处理动态注册返回消息。
                    if (REGISTER_TOPIC.equals(topic)) {
                        //sampleClient.disconnect();
                    }else if (REGNWL_TOPIC.equals(topic)) {
                        //sampleClient.disconnect();
                        //Thread.sleep(2000);
                        connect(payload);
                    }
                }
                @Override
                public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
                    System.out.print("register deliveryComplete");
                }
                @Override
                public void connectionLost(Throwable cause) {
                    System.out.print("register connectionLost");
                }
            });
            sampleClient.connect(connOpts);
        } catch (MqttException e) {
            System.out.print("register failed: clientId=" + mqttClientId);
            System.out.println(",username=" + mqttUsername + ",password=" + mqttPassword);
            System.out.println("reason " + e.getReasonCode());
            System.out.println("msg " + e.getMessage());
            System.out.println("loc " + e.getLocalizedMessage());
            System.out.println("cause " + e.getCause());
            System.out.println("excep " + e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
    private void connect(String payload) {
        System.out.println("----- payload -----"+payload);
        JSONObject request = JSONObject.parseObject(payload);
        String productKey = request.getString("productKey");
        String deviceName = request.getString("deviceName");
        // 接入域名,只能使用TLS。
        String broker = "ssl://" + productKey + ".iot-as-mqtt." + regionId + ".aliyuncs.com:1883";
        System.out.println("----- broker -----"+broker);
        String clientId = request.getString("clientId");
        System.out.println("----- clientId -----"+clientId);
        // securemode只能为2表示只能使用TLS;signmethod指定签名算法。
        String clientOpts = "|securemode=-2,authType=connwl|";
        // MQTT接入客户端ID。
        String mqttClientId = clientId + clientOpts;
        // MQTT接入用户名。
        String mqttUsername = deviceName + "&" + productKey;
        System.out.println("----- mqttUsername -----"+mqttUsername);
        String mqttPassword = request.getString("deviceToken");
        System.out.println("----- mqttPassword -----"+mqttPassword);
        try {
            MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
            MqttClient sampleClient = new MqttClient(broker, mqttClientId, persistence);
            MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
            connOpts.setCleanSession(true);
            connOpts.setKeepAliveInterval(180);
            connOpts.setUserName(mqttUsername);
            connOpts.setPassword(mqttPassword.toCharArray());
            System.out.println("----- register params -----");
            System.out.print("server=" + broker + ",clientId=" + clientId);
            System.out.println(",username=" + mqttUsername + ",password=" + mqttPassword);
            sampleClient.setCallback(new MqttCallback() {
                @Override
                public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
                    String payload = new String(message.getPayload(), StandardCharsets.UTF_8);
                    System.out.println("----- register result -----");
                    System.out.println(topic);
                    System.out.println(payload);
                }
                @Override
                public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
                    System.out.println("connect deliveryComplete");
                }
                @Override
                public void connectionLost(Throwable cause) {
                    System.out.println("connect connectionLost111");
                }
            });
            sampleClient.connect(connOpts);
            sampleClient.isConnected();
            String topic = "/"+ productKey + "/" + deviceName + "/user/update";
            String content = "{\"id\":\"1\",\"version\":\"1.0\",\"params\":{\"aa\":1}}";
            MqttMessage message = new MqttMessage(content.getBytes());
            message.setQos(0);
            sampleClient.publish(topic, message);
            //sampleClient.publish(topic, message);
        } catch (MqttException e) {
            System.out.print("register failed: clientId=" + clientId);
            System.out.println(",username=" + mqttUsername + ",password=" + mqttPassword);
            System.out.println("reason " + e.getReasonCode());
            System.out.println("msg " + e.getMessage());
            System.out.println("loc " + e.getLocalizedMessage());
            System.out.println("cause " + e.getCause());
            System.out.println("excep " + e);
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 动态注册签名。
     *
     * @param params 签名参数
     * @param productSecret 产品密钥
     * @return 签名十六进制字符串
     */
    private String sign(JSONObject params, String productSecret) {
        // 请求参数按字典顺序排序。
        Set<String> keys = getSortedKeys(params);
        // sign、signMethod除外。
        keys.remove("sign");
        keys.remove("signMethod");
        // 组装签名明文。
        StringBuffer content = new StringBuffer();
        for (String key : keys) {
            content.append(key);
            content.append(params.getString(key));
        }
        // 计算签名。
        String sign = encrypt(content.toString(), productSecret);
        System.out.println("sign content=" + content);
        System.out.println("sign result=" + sign);
        return sign;
    }
    /**
     * 获取JSON对象排序后的key集合。
     *
     * @param json 需要排序的JSON对象
     * @return 排序后的key集合
     */
    private Set<String> getSortedKeys(JSONObject json) {
        SortedMap<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
        for (String key : json.keySet()) {
            String vlaue = json.getString(key);
            map.put(key, vlaue);
        }
        return map.keySet();
    }
    /**
     * 使用HMAC_ALGORITHM加密。
     *
     * @param content 明文
     * @param secret 密钥
     * @return 密文
     */
    private String encrypt(String content, String secret) {
        try {
            byte[] text = content.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            byte[] key = secret.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            SecretKeySpec secretKey = new SecretKeySpec(key, HMAC_ALGORITHM);
            Mac mac = Mac.getInstance(secretKey.getAlgorithm());
            mac.init(secretKey);
            return byte2hex(mac.doFinal(text));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
    /**
     * 二进制转十六进制字符串。
     *
     * @param b 二进制数组
     * @return 十六进制字符串
     */
    private String byte2hex(byte[] b) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int n = 0; b != null && n < b.length; n++) {
            String stmp = Integer.toHexString(b[n] & 0XFF);
            if (stmp.length() == 1) {
                sb.append('0');
            }
            sb.append(stmp);
        }
        return sb.toString().toUpperCase();
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String productKey = "***";
        String productSecret = "***";
        String deviceName = "***";
        //进行动态注册。
        DynamicRegnwl client = new DynamicRegnwl();
        client.register(productKey, productSecret, deviceName);
    }
}

执行上面的代码动态注册成功后,平台会返回{  "productKey":"***",  "deviceName":"***",  "clientId":"***",  "deviceToken":"***"},然后拿着这些参数再连接平台发送上行数据,一型一密免预注册中的注意事项可以看下之前文章:https://developer.aliyun.com/article/1021702

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