IoT 设备免烧录三元组快速上云

Posted 2022-10-13

简介：适用于：1.设备出厂免烧录，2.存量设备迁移场景，3.android系统设备上云

背景

物联网场景中，设备产线烧录不同三元组成本很高，Android设备更是无法独立烧录三元组，IoT 存量设备迁移更是无法预置身份三元组，面对这种场景，IoT物联网平台提供了无需预注册三元组，在设备运行时通过MQTT动态注册，获取认证信息，再发起设备业务连接的方案。

安全提示

对于一型一密免预注册方式，请在设备端使用4.X版C SDK。该SDK包含DAS（设备取证服务），可以对设备可能产生的安全事件进行风控。物联网平台不承担因设备端没有使用该SDK而导致的安全风险。

流程图

设备动态注册三元组流程如下：

开发实战

创建产品

我们接入 IoT 物联网平台，注册一个新产品：Android设备。

进入产品详情，获取productKey和productSecret。开启动态注册功能，如下图：

接下来，我们无需按常规流程，在控制台注册设备，而是直接开发设备端程序。

设备端开发

我们以Node.js代码演示设备动态注册原理。

动态注册

设备发送CONNECT报文，报文中包含动态注册参数，请求建立连接。
• MQTT连接域名：公共实例的连接域名为$YourProductKey.iot-as-mqtt.$YourRegionId.aliyuncs.com:1883。
MQTT动态注册的CONNECT报文参数和取值结构如下：

mqttClientId: clientId+"|securemode=2,authType=regnwl,random=xxxx,signmethod=xxx|"
mqttUserName: deviceName+"&"+productKey
mqttPassword: sign_hmac(productSecret,content)

• mqttClientId组成结构：clientId+"|securemode=2,authType=regnwl,random=xxxx,signmethod=xxx|"

参数取值中包含的详细参数如下表。

• mqttUserName组成结构：deviceName+"&"+productKey示例：device1&al123456789。
• mqttPassword计算方法：sign_hmac(productSecret,content)其中，content的值是拼接串（"deviceName"+device1+"productKey"+al123456789+"random"+123456）
hmac_sha1(h1nQFYPZS0mW2352, deviceNamedevice1productKeyal123456789random123)

免预注册认证方式，设备注册成功后，物联网平台使用Topic：/ext/regnwl，返回ClientID、DeviceToken。
IoT 物联网平台推送的设备身份消息Payload格式如下：

  "productKey" : "xxx",
  "deviceName" : "xxx",
  "clientId" : "xxx",
  "deviceToken" : "xxx"

动态注册示例代码：

function doDeviceRegister() 
    // 1.产品信息
    const productInfo = 
        productKey: "产品 productKey",
        productSecret: "产品 productSecret",
        regionId: "cn-shanghai"
    
    // 2.程序读取的设备唯一标识，比如 MAC，Serial Number 等
    productInfo.deviceName = Math.random().toString(36).substr(2)
    // 3.生成设备动态注册的参数
    var options = getRegisterOptions(productInfo, trustedCA);

    // 4.发起动态注册，获取设备连接 clientId 和 deviceToken
    var registerClient = mqtt.connect(options);

    registerClient.on(message, function(topic, message) 
        // 5. 解析注册结果
        if (/ext/regnwl == topic) 
            // 6.断开注册连接
            registerClient.end();
            // 7.发起设备 MQTT 连接
            //deviceOnline(JSON.parse(message),"cn-shanghai")
        
    )

生成设备动态注册的参数
参考文档： ​​https://help.aliyun.com/document_detail/132111.html​​

function getRegisterOptions(productInfo, rootCA) 
    var random = Date.now();
    var content = 
        deviceName: productInfo.deviceName,
        productKey: productInfo.productKey,
        random: random
    
    var options = 
    options.clientId = Date.now() + "|securemode=2,authType=regnwl,random=" + random + ",signmethod=hmacsha1|"
    options.username = productInfo.deviceName + "&" + productInfo.productKey
    options.password = signHmacSha1(content, productInfo.productSecret)
    options.port = 1883;
    options.host = `$productInfo.productKey.iot-as-mqtt.$productInfo.regionId.aliyuncs.com`;
    options.protocol = mqtts;
    options.ca = rootCA
    options.keepalive = 120
    return options;

动态注册成功后，产品下会设备数量会更新：

设备在线和上报数据

设备收到并保存ClientID和DeviceToken的组合，断开当前MQTT连接，发起设备直连IoT平台的请求的CONNECT参数如下：

mqttClientId: clientId+"|securemode=-2,authType=connwl|"
mqttUsername: deviceName+"&"+productKey
mqttPassword: deviceToken

• mqttClientId：设备动态注册时获得的ClientID拼接固定字符串。
• mqttUserName：组成结构：deviceName+"&"+productKey示例：device1&al123456789。
• mqttPassword：设备动态注册时获得的DeviceToken
实例代码：

function deviceOnline(opts,regionId) 
    // 设备 MQTT 连接参数
    var options = 
    options.clientId = opts.clientId + "|securemode=-2,authType=connwl|"
    options.username = opts.deviceName + "&" + opts.productKey
    options.password = opts.deviceToken
    options.port = 1883
    options.host = `$opts.productKey.iot-as-mqtt.$regionId.aliyuncs.com`
    options.protocol = mqtt
    options.keepalive = 120
    // 设备建立 MQTT 连接
    var deviceClient = mqtt.connect(options);
    // 上报业务数据
    deviceClient.publish(`/$opts.productKey/$opts.deviceName/user/update`, "sdk client " + Date.now(),  qos: 1 );
    

在控制台可以看到设备在线，并展示ClientID信息，如下：