IoT Platform：一型一密動態註冊（MQTT通道）

前提條件

已完成一型一密文檔中的以下步驟：

1. 建立產品。

2. 開啟動態註冊。

3. 如果是一型一密預註冊，需要添加裝置。

4. 產線燒錄。

背景資訊

物聯網平台支援多種裝置安全認證方式，具體認證方式，請參見裝置安全認證。

物聯網平台支援基於MQTT通道的一型一密預註冊和免預註冊認證。相關流程和參數說明，請參見基於MQTT協議的裝置動態註冊。

準備開發環境

本樣本使用的開發環境如下：

• 作業系統：Windows 10
• JDK版本：JDK8
• 整合式開發環境：IntelliJ IDEA社區版

操作步驟

1. 開啟IntelliJ IDEA，建立一個Maven工程。例如MQTT動態註冊。
2. 在工程中的pom.xml檔案中，添加Maven依賴，然後單擊Load Maven Changes表徵圖，完成依賴包下載。

   <dependency>
     <groupId>org.eclipse.paho</groupId>
     <artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
     <version>1.2.1</version>
   </dependency>
   
   <dependency>
     <groupId>com.alibaba</groupId>
     <artifactId>fastjson</artifactId>
     <version>1.2.83</version>
   </dependency>

3. 在工程MQTT動態註冊的路徑/src/main/java下，建立Java類。例如DynamicRegisterByMqtt，輸入以下代碼。
   說明

   • 裝置未啟用時，可進行多次動態註冊，裝置的DeviceSecret以最後一次為準。請確保固化到裝置的DeviceSecret為最新。
   • 裝置已啟用時，您需調用ResetThing介面重設雲端裝置動態註冊狀態為未註冊，才能再次動態註冊該裝置。

   import java.nio.charset.StandardCharsets;
   import java.util.Random;
   import java.util.Set;
   import java.util.SortedMap;
   import java.util.TreeMap;
   
   import javax.crypto.Mac;
   import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;
   
   import org.eclipse.paho.client.mqttv3.IMqttDeliveryToken;
   import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttCallback;
   import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttClient;
   import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttConnectOptions;
   import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttException;
   import org.eclipse.paho.client.mqttv3.MqttMessage;
   import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;
   
   import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
   
   /**
    * 裝置動態註冊。 
    */
   public class DynamicRegisterByMqtt {
   
       // 地區ID，填寫您的產品所在地區ID。
       private static String regionId = "cn-shanghai";
   
       // 定義加密方式。可選MAC演算法：HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA256，需和signmethod取值一致。
       private static final String HMAC_ALGORITHM = "hmacsha1";
   
       // 接收物聯網平台下發裝置認證的Topic。無需建立，無需訂閱，直接使用。
       private static final String REGISTER_TOPIC = "/ext/register";
   
       /**
        * 動態註冊。
        * 
        * @param productKey 產品的ProductKey
        * @param productSecret 產品金鑰
        * @param deviceName 裝置名稱
        * @throws Exception
        */
       public void register(String productKey, String productSecret, String deviceName) throws Exception {
   
           // 接入網域名稱，只能使用TLS。
           String broker = "ssl://" + productKey + ".iot-as-mqtt." + regionId + ".aliyuncs.com:1883";
   
           // 表示用戶端ID，建議使用裝置的MAC地址或SN碼，64字元內。
           String clientId = productKey + "." + deviceName;
   
           // 擷取隨機值。
           Random r = new Random();
           int random = r.nextInt(1000000);
   
           // securemode只能為2表示只能使用TLS；signmethod指定簽名演算法。
           String clientOpts = "|securemode=2,authType=register,signmethod=" + HMAC_ALGORITHM + ",random=" + random + "|";
   
           // MQTT接入用戶端ID。
           String mqttClientId = clientId + clientOpts;
   
           // MQTT接入使用者名稱。
           String mqttUsername = deviceName + "&" + productKey;
   
           // MQTT接入密碼，即簽名。
           JSONObject params = new JSONObject();
           params.put("productKey", productKey);
           params.put("deviceName", deviceName);
           params.put("random", random);
           String mqttPassword = sign(params, productSecret);
   
           // 通過MQTT connect報文進行動態註冊。
           connect(broker, mqttClientId, mqttUsername, mqttPassword);
       }
   
       /**
        * 通過MQTT connect報文發送動態註冊資訊。
        * 
        * @param serverURL 動態註冊網域名稱地址
        * @param clientId 用戶端ID
        * @param username MQTT使用者名稱
        * @param password MQTT密碼
        */
       @SuppressWarnings("resource")
       private void connect(String serverURL, String clientId, String username, String password) {
           try {
               MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
               MqttClient sampleClient = new MqttClient(serverURL, clientId, persistence);
               MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
               connOpts.setMqttVersion(4);// MQTT 3.1.1
               connOpts.setUserName(username);// 使用者名稱
               connOpts.setPassword(password.toCharArray());// 密碼
               connOpts.setAutomaticReconnect(false); // MQTT動態註冊協議規定必須關閉自動重連。
               System.out.println("----- register params -----");
               System.out.print("server=" + serverURL + ",clientId=" + clientId);
               System.out.println(",username=" + username + ",password=" + password);
               sampleClient.setCallback(new MqttCallback() {
                   @Override
                   public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
                       // 僅處理動態註冊返回訊息。
                       if (REGISTER_TOPIC.equals(topic)) {
                           String payload = new String(message.getPayload(), StandardCharsets.UTF_8);
                           System.out.println("----- register result -----");
                           System.out.println(payload);
                           sampleClient.disconnect();
                       }
                   }
   
                   @Override
                   public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
                   }
   
                   @Override
                   public void connectionLost(Throwable cause) {
                   }
               });
               sampleClient.connect(connOpts);
           } catch (MqttException e) {
               System.out.print("register failed: clientId=" + clientId);
               System.out.println(",username=" + username + ",password=" + password);
               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("except " + e);
               e.printStackTrace();
           }
       }
   
       /**
        * 動態註冊簽名。
        * 
        * @param params 簽名參數
        * @param productSecret 產品金鑰
        * @return 簽名十六進位字串
        */
       private String sign(JSONObject params, String productSecret) {
   
           // 請求參數按字典順序排序。
           Set<String> keys = getSortedKeys(params);
   
           // sign、signMethod除外。
           keys.remove("sign");
           keys.remove("signMethod");
   
           // 組裝簽名明文。
           StringBuffer content = new StringBuffer();
           for (String key : keys) {
               content.append(key);
               content.append(params.getString(key));
           }
   
           // 計算簽名。
           String sign = encrypt(content.toString(), productSecret);
           System.out.println("sign content=" + content);
           System.out.println("sign result=" + sign);
   
           return sign;
       }
   
       /**
        * 擷取JSON對象排序後的key集合。
        *
        * @param json 需要排序的JSON對象
        * @return 排序後的key集合
        */
       private Set<String> getSortedKeys(JSONObject json) {
           SortedMap<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
           for (String key : json.keySet()) {
               String value = json.getString(key);
               map.put(key, value);
           }
           return map.keySet();
       }
   
       /**
        * 使用HMAC_ALGORITHM加密。
        * 
        * @param content 明文
        * @param secret 密鑰
        * @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;
           }
       }
   
       /**
        * 二進位轉十六進位字串。
        * 
        * @param b 位元組
        * @return 十六進位字串
        */
       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 = "a1IoK******";
           String productSecret = "6vEu5Qlj5S******";
           String deviceName = "OvenDevice01";
   
           // 進行動態註冊。
           DynamicRegisterByMqtt client = new DynamicRegisterByMqtt();
           client.register(productKey, productSecret, deviceName);
   
           // 動態註冊成功，需要在本地固化deviceSecret。
       }
   }

4. 在以上代碼中配置實際裝置相關參數。

   參數	樣本	說明
   regionId	cn-shanghai	您的物聯網平台服務所在地區ID。地區代碼錶達方法，請參見地區列表。
   productKey	a1IoK******	已燒錄至裝置的產品ProductKey，可登入物聯網平台控制台，在產品詳情頁查看。
   productSecret	6vEu5Qlj5S******	已燒錄至裝置的產品ProductSecret，可登入物聯網平台控制台，在產品詳情頁查看。
   deviceName	OvenDevice01	您裝置的名稱。 因裝置啟用時會校正DeviceName，建議您採用可以直接從裝置中讀取到的ID，如裝置的MAC地址、IMEI或SN碼等，作為DeviceName使用。
   broker	"ssl://" + productKey + ".iot-as-mqtt." + regionId + ".aliyuncs.com:1883"	裝置動態註冊的存取點。格式為如下ssl://" + "${YourInstanceDomain}" + ":" +1883。 其中${YourInstanceDomain}為MQTT接入網域名稱。擷取方法，請參見查看和配置執行個體終端節點資訊（Endpoint）。

5. 運行程式檔案DynamicRegisterByMqtt.java，使裝置攜帶DeviceName和所屬產品的ProductKey、ProductSecret向雲端發起認證請求。

   執行結果如圖所示，物聯網平台校正通過後，裝置接收到雲端下發的DeviceSecret（8d1f0cdab49dd229cf3b75**********）。

   

後續步驟

裝置獲得串連雲端所需的裝置認證（ProductKey、DeviceName和DeviceSecret）後，您再使用MQTT用戶端，將裝置接入物聯網平台，進行資料通訊。

具體操作，請參見Paho-MQTT Java接入樣本。