一型一密动态注册（MQTT通道）

前提条件

已完成一型一密文档中的以下步骤：

1. 创建产品。
2. 开启动态注册。
3. 添加设备。
4. 产线烧录。

背景信息

物联网平台支持多种设备安全认证方式，具体认证方式，请参见设备安全认证。

物联网平台支持基于MQTT通道的一型一密预注册和免预注册认证。相关流程和参数说明，请参见基于MQTT通道的设备动态注册。

准备开发环境

本示例使用的开发环境如下：

• 操作系统：Windows 10
• JDK版本：JDK8
• 集成开发环境：IntelliJ IDEA社区版

操作步骤

1. 打开IntelliJ IDEA，创建一个Maven工程。例如MQTT动态注册。
2. 在工程中的pom.xml文件中，添加Maven依赖，然后单击Load Maven Changes图标，完成依赖包下载。

   <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动态注册的路径/src/main/java下，创建Java类。例如DynamicRegisterByMqtt，输入以下代码。
   说明

   • 设备未激活时，可进行多次动态注册，设备的DeviceSecret以最后一次为准。请确保固化到设备的DeviceSecret为最新。
   • 设备已激活时，您需调用ResetThing接口重置云端设备动态注册状态为未注册，才能再次动态注册该设备。

   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;
   
   /**
    * 设备动态注册。 
    */
   public class DynamicRegisterByMqtt {
   
       // 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";
   
       /**
        * 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";
   
           // 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=register,signmethod=" + HMAC_ALGORITHM + ",random=" + random + "|";
   
           // 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。
           connect(broker, mqttClientId, mqttUsername, mqttPassword);
       }
   
       /**
        * 通过MQTT connect报文发送动态注册信息。
        * 
        * @param serverURL 动态注册域名地址
        * @param clientId 客户端ID
        * @param username MQTT用户名
        * @param password MQTT密码
        */
       @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);// 用户名
               connOpts.setPassword(password.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=" + serverURL + ",clientId=" + clientId);
               System.out.println(",username=" + username + ",password=" + password);
               sampleClient.setCallback(new MqttCallback() {
                   @Override
                   public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
                       // 仅处理动态注册返回消息。
                       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();
           }
       }
   
       /**
        * 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 value = json.getString(key);
               map.put(key, value);
           }
           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 = "a1IoK******";
           String productSecret = "6vEu5Qlj5S******";
           String deviceName = "OvenDevice01";
   
           // 进行动态注册。
           DynamicRegisterByMqtt client = new DynamicRegisterByMqtt();
           client.register(productKey, productSecret, deviceName);
   
           // 动态注册成功，需要在本地固化deviceSecret。
       }
   }

4. 在以上代码中配置实际设备相关参数。

   参数	示例	说明
   regionId	cn-shanghai	您的物联网平台服务所在地域ID。地域代码表达方法，请参见地域列表。
   productKey	a1IoK******	已烧录至设备的产品ProductKey，可登录物联网平台控制台，在产品详情页查看。
   productSecret	6vEu5Qlj5S******	已烧录至设备的产品ProductSecret，可登录物联网平台控制台，在产品详情页查看。
   deviceName	OvenDevice01	您设备的名称。 因设备激活时会校验DeviceName，建议您采用可以直接从设备中读取到的ID，如设备的MAC地址、IMEI或SN码等，作为DeviceName使用。
   broker	"ssl://" + productKey + ".iot-as-mqtt." + regionId + ".aliyuncs.com:1883"	设备动态注册的接入点。格式为如下ssl://" + "${YourInstanceDomain}" + ":" +1883。 其中${YourInstanceDomain}为MQTT接入域名。获取方法，请参见查看实例终端节点。

5. 运行程序文件DynamicRegisterByMqtt.java，使设备携带DeviceName和所属产品的ProductKey、ProductSecret向云端发起认证请求。

   执行结果如图所示，物联网平台校验通过后，设备接收到云端下发的DeviceSecret（8d1f0cdab49dd229cf3b75**********）。

   

后续步骤

设备获得连接云端所需的设备证书（ProductKey、DeviceName和DeviceSecret）后，您再使用MQTT客户端，将设备接入物联网平台，进行数据通信。

具体操作，请参见Paho-MQTT Java接入示例。