设备用私有CA签发的X.509证书接入IoT物联网平台

2022-01-20 23:02:07

1.创建产品和注册设备

1.1 创建产品(用私有CA认证)

登录IoT物联网平台控制台。
在左侧导航栏，选择设备管理 > 产品。
在产品管理页，单击创建产品。
选择直连设备，认证方式选择X.509证书, 使用私有CA证书勾选是。

产品创建完成后，如下图：

注册设备

基于已创建的空气净化器产品，添加设备，输入设备deviceName。

注册完成后，设备处于未激活状态，其中X.509证书为空。

制作设备证书

我们使用已经在IoT物联网平台注册的私有CA证书，来签发设备证书。
openssl的操作指令如下，其中CN可以填写deviceName。

# 生成pem的私有key
openssl genrsa -out device-1.key 2048
# 生成设备证书CSR
openssl req -new -key device-1.key -out device-1.csr -newkey -subj \
"/C=CN/ST=Shanghai/L=Shanghai/O=IoT/OU=iot/CN=dn3023842"
# -set_serial 指定序列号

# 用私有CA签发设备证书CRT
openssl x509 -req -in device-1.csr -CA myIoTCARoot.crt -CAkey myIoTCARoot.key -CAcreateserial -out device-1.crt -days 3650 -sha512
# 查看设备证书SN
openssl x509 -noout -text -in device-1.crt

证书生成后，我们可以查看设备证书的SN码。

绑定设备证书

绑定设备与设备证书

IoT物联网平台需要用户上传设备ProductKey,DeviceName和设备证书SN的映射关系的csv文件，内容格式如下：

ProductKey,DeviceName,CertSN
a15GiUoOzAL,dn032836,dd3dc180a02768d7

IoT物联网平台控制台证书详情页面，上传CSV文件，完成绑定。

绑定成功后，我们可以点击查看绑定结果：

设备激活

我们以Java设备为例，介绍设备以私有证书接入过程。

Java原生代码只能使用PKCS#8格式，我们需要用OpenSSL来进行转换，命令如下：

# 转换格式PKCS#8
openssl pkcs8 -topk8 -inform PEM -in device-1.key -out device-1_pkcs8.key -nocrypt

使用TLS方式（securemode=2）将设备接入物联网平台，需使用物联网平台根证书。

请下载根证书，然后将根证书放置到resource目录下。

使用iot_root.crt、设备证书、设备证书私钥来构造 SSLSocketFactory实例。

protected SSLSocketFactory createSSLSocket() throws Exception {

        // 物联网平台根证书，可以从官网文档中下载https://help.aliyun.com/document_detail/73742.html
        // 设备X.509证书，可以从控制台设备信息中下载。
        // 用来验证IoT平台的CA证书
        InputStream in = IotMqttClientWithAuthByX509.class.getResourceAsStream("/iot_root.crt");
        CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
        Certificate ca = cf.generateCertificate(in);
        in.close();
        KeyStore keyStore = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
        keyStore.load(null, null);
        keyStore.setCertificateEntry("ca", ca);
        TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
        tmf.init(keyStore);

        // 传入设备证书、证书证书私钥
        InputStream certIn = IotMqttClientWithAuthByX509.class.getResourceAsStream(certPath);
        CertificateFactory certCf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
        Certificate certCa = certCf.generateCertificate(certIn);
        certIn.close();
        KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
        ks.load(null, null);
        ks.setCertificateEntry("certificate", certCa);
        
        PrivateKey privateKey = getPrivateKey(privateKeyPath);
        ks.setKeyEntry("private-key", privateKey, privateKeyPassword.toCharArray(), new Certificate[] { certCa });
        KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
        kmf.init(ks, privateKeyPassword.toCharArray());
        
        // 构造socketFactory
        SSLContext context = SSLContext.getInstance("TLSV1.2");
        context.init(kmf.getKeyManagers(), tmf.getTrustManagers(), null);
        SSLSocketFactory socketFactory = context.getSocketFactory();
        return socketFactory;
    }

设备发起MQTT的CONNECT，此时username和password无需设置

// 接入域名
String broker = "ssl://x509.itls." + regionId + ".aliyuncs.com:1883";
// MQTT的clientId
String mqttClientId = System.currentTimeMillis()+"|securemode=2|";
MemoryPersistence persistence = new MemoryPersistence();
mqttClient = new MqttClient(serverURL, mqttClientId, persistence);
MqttConnectOptions connOpts = new MqttConnectOptions();
connOpts.setMqttVersion(4);// MQTT 3.1.1
// 使用TLS，需要下载根证书root.crt，mqttClientId中设置securemode=2。
connOpts.setSocketFactory(createSSLSocket()); 
connOpts.setCleanSession(false); 
connOpts.setAutomaticReconnect(true); 
connOpts.setKeepAliveInterval(300);
// 设置connect回调
mqttClient.setCallback(new MqttCallback() {

    @Override
    public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {

        // 只处理X.509认证返回信息
        if ("/ext/auth/identity/response".equals(topic)) {
            JSONObject json = JSONObject.parseObject(new String(message.getPayload(), StandardCharsets.UTF_8));
            // 获取到设备的productKey和deviceName
            String productKey = json.getString("productKey");
            String deviceName = json.getString("deviceName");
        } else {
            // 处理其他下行消息，强烈建议另起线程处理，以免回调堵塞。
        }
    }

    @Override
    public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
    }

    @Override
    public void connectionLost(Throwable cause) {
    }
});

mqttClient.connect(connOpts);

设备启动，联网后，我们可以在IoT物联网平台控制台查看设备当前状态为在线，X.509证书栏为绑定设备证书的序列号，如下图。

【往期回顾】

1.自建MQTT集群迁移阿里云IoT平台
 2.IoT时代：WiFi配网技术剖析
 3.微信小程序和IoT智能家居实践
 4.IoT云端通用数据解析脚本实践

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