如何使用ID²-SE将设备接入自建的物联网系统_IoT设备身份认证(IoT Device ID)-阿里云帮助中心

本文介绍了设备如何通过更安全的身份认证方式（ID²）连接到您自建的物联网系统（设备管理平台）。适用于集成了ID²安全芯片的设备。

1. 术语

Soft-KM（Key Management）密钥管理，由阿里提供的软件安全沙箱，基于软件加固和虚拟化技术提供对密钥（IoT ID²）的安全保护。
OSA（Operation System Abstractor Layer）操作系统抽象层，定义内存申请和释放、日志打印、系统时间、网络通信等接口，非遵循POSIX标准的OS，需重新适配这些接口。
HAL（Hardware Abstractor Layer）硬件抽象层，根据设备硬件特性，完成对加解密算法、设备唯一ID、密钥管理和数据安全存储的接口适配。
TLS（Transport Layer Security）安全传输层协议，用于两个通信实体之间，保护通信数据的私密性和完整性。
IoT（Internet of things）物联网，基于互联网实现万物互联。
LP（Link Platform）阿里云物联网平台，提供物联网的设备管理。
SE（Secure Element）安全元件，也称安全芯片，单独的防篡改硬件，专门用于存储和数据加密。
AT指令，终端设备和外设模块之间的连接和通信的指令。
ID²安全芯片，或ID²-SE芯片，在安全芯片生产时烧录ID²密钥，基于安全芯片的物理防护特性保护ID²密钥的存储和运行安全，通过SE AT指令提供ID²密钥的基础运算。

2. 产品架构

ID²控制中心：

ID²的Web控制台，提供对ID²产线灌装、ID²产品和配额申请、以及ID²使用统计的管理。

ID²服务中心：
- ID²在云端的应用，提供ID²的各种安全能力，包括ID²密钥安全分发、设备认证、基于ID²的安全连接协议等；同时，提供各种能力的云端接口，支持业务平台的二次开发，支持不同的安全业务需求和场景。
ID² Client SDK：

ID²在设备端的功能组件和软件开发框架，可支持不同操作系统和不同硬件，为IoT设备提供基于ID²的端到端的设备认证、数据加解密等各种安全能力。

3. ID²接入流程

3.1 概述：

客户自建服务的方式，ID²通过云端和设备端接口的方式，提供基于ID²的设备认证和会话密钥加密下发，应用数据通过下发的会话密钥进行加密传输。

ID²对接步骤如下：

3.2 购买ID²：

购买ID²安全元器件：

点击购买链接 - ID²安全元器件。
选择硬件类型、型号和数量：

3.3 创建产品：

登录产品控制台，在左侧导航栏，选择常规>集成与部署 > IoT设备身份认证，单击独立使用（三方物联网平台）卡片的开始接入按钮。

在配置产品页面创建新产品&分配ID²授权，然后单击下一步按钮。

选择产品：请选择创建新产品，并输入产品名称。
ID²有效期：请选择1年、3年、或5年。
分配ID²授权数量：填写实际的设备数量，不超过账号下可分配ID²的数量。

3.4 选择设备认证算法：

IoT设备身份认证支持国际算法（AES-128、AES-192、AES-256）和国密算法（SM1-128、SM2-256、SM4-128），能满足企业不同安全等级的需求。

说明

国密算法SM1需要配合ID²安全芯片使用，SM2用于业务数据完整性校验和加密。

创建的ID²产品默认选择的设备认证算法是AES-128；如需选择其他设备认证算法，请按如下步骤操作：

在产品控制台，选择常规>集成与部署 > IoT设备身份认证，单击独立使用（三方物联网平台）卡片的开始接入按钮。
在配置产品页面获取配置信息，然后单击下一步按钮。
选择产品：请选择现有产品，在下拉框中勾选产品名称。
在获取配置信息页面，单击设备认证算法后的更换按钮，查看支持的密钥类型（如SM4-128），并确认。

在获取配置信息页面，记录下ProductKey、ProductSecret。
ProductKey：设备所属产品的ProductKey。
ProductSecret：由IoT设备身份认证颁发的产品密钥，与 ProductKey 成对出现。

3.5 集成云端SDK

3.5.1 阿里云账号的AccessKey

AccessKey是调用阿里云API的身份凭证，请参见获取AccessKey。
需要注意的是AccessKey的归属账号必须与创建产品时的账号保持一致。

3.5.2 下载云端SDK

在集成云端SDK页面，单击点击下载右侧的图标，获取云端SDK的下载地址。然后在设备端执行wget命令获取设备端SDK。

wget https://id2-schip-online.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/static_resources/id2_server_sdk/ID2_Server_SDK.tar

在云端环境执行命令tar -xvf ID2_Server_SDK.tar 完成解压，执行命令cd <解压SDK后的目录>。设备端SDK的目录说明见表格内容：

目录/文件	说明
demos	ID²云端的示例代码
lib	ID²云端的Jar包

3.5.3 集成云端SDK

添加Maven项目依赖，引入阿里云Java SDK公共包。

<dependency>
    <groupId>com.aliyun</groupId>
    <artifactId>aliyun-java-sdk-core</artifactId>
    <version>4.5.6</version>
</dependency>

导入云端SDK中的lib/aliyun-java-sdk-id2-1.1.4.jar到项目工程中，初始化云端SDK。

public static String ACCESS_KEY = null;
public static String ACCESS_SECRET = null;

public static String REGION_ID = "cn-shanghai";
public static String END_POINT = "id2." + REGION_ID + ".aliyuncs.com";

// Load ACCESS_KEY and ACCESS_SECRET From Config File
loadConfigProperties("xxx.conf");

IClientProfile profile = DefaultProfile.getProfile(REGION_ID, ACCESS_KEY, ACCESS_SECRET);
DefaultProfile.addEndpoint(REGION_ID, PRODUCT_CODE, END_POINT);
client = new DefaultAcsClient(profile);

发起调用，ID²云端SDK为每个API封装了一个类，命名为${API名称}+"Request"，如VerifyRequest，用于API的调用请求，ID²云端API列表请参考服务端API。

ID²空发

OtpGetId2Request request = new OtpGetId2Request();
request.setDeviceAuthCode(authCode);
request.setApiVersion(1.1.2);

OtpGetId2Response response = client.getAcsResponse(request);

获取ID²认证挑战字

GetServerRandomRequest request = new GetServerRandomRequest();
request.setId2(id2Id);
request.setApiVersion(1.1.2);

GetServerRandomResponse response = client.getAcsResponse(request);
System.out.println("GetServerRadom requestId:" + response.getRequestId());

ID²设备认证和业务密钥加密

VerifyAndEncryptRequest request = new VerifyAndEncryptRequest();
request.setApiVersion(1.1.2);
request.setProductKey(productKey);
request.setId2(id2Id);
request.setAuthCode(authCode);
request.setData(keyInfo);

VerifyAndEncryptResponse response = client.getAcsResponse(request);
System.out.println("VerifyAndEncrypt requestId:" + response.getRequestId());

应用集成ID²云端SDK的示例代码，请参考demos/ID2SPDemo

3.6 集成设备端SDK：

3.6.1 ID²设备端SDK框架：

IoT Application：

设备端的应用程序，负责业务数据处理，包括设备认证、设备建连和数据收发等。

IoT Linkkit：
- 阿里云物联网平台的接入SDK，提供IoT设备安全连接到阿里云IoT平台，提供数据连云的安全通道，以及业务数据的管理。
ID² Client SDK：

ID²：IoT设备认证的对外接口，上层应用/协议基于此接口进行开发。
KM：密钥管理模块，支持不同形式的载体：
Soft-KM：软件沙箱，基于软件加固和虚拟化技术提供对ID²密钥的安全保护。
- SE：安全芯片，基于物理防护机制，提供对ID²密钥的安全保护，通过AT指令对设备提供ID²的运算。
Crypto：提供统一的加解密算法接口。
OSA：操作系统适配接口，厂商需根据使用的OS，重新进行接口适配。
HAL：硬件适配接口，提供算法库和Soft-KM的适配接口，厂商需根据选择的硬件平台，重新进行接口适配。

3.6.2 下载设备端SDK：

ID² SDK下载：

https://github.com/alibaba/id2_client_sdk

ID² Release Package目录：

目录/文件	说明
modules	核心模块代码
include	头文件
app	测试代码，可用于集成调试
sample	ID²的示例代码
doc	文档
make.settings	ID² SDK统一配置文件： CONFIG_LS_ID2_DEBUG：调试开关 CONFIG_LS_ID2_ROT_TYPE：ID²安全载体，SE-安全芯片 CONFIG_LS_ID2_KEY_TYPE：ID²的密钥类型
make.rules	编译系统配置文件，可配置编译工具链和编译参数
makefile	编译脚本

3.6.3 集成设备端SDK：

设备硬件及系统层集成，详情请参考ID²安全Agent适配接口：

OSA接口适配：实现src/osa/ls_osa.c中的接口。
IROT HAL接口适配：
- 进入modules/irot/se目录。
  - 在chipset目录, 创建新增安全芯片的目录（如fm1280），复制template中全部文件到新增的目录，并修改makefile指定到新建的目录。
  - 打开chipset/fm1280/se_driver/se_driver.c, 适配SE芯片驱动接口：
se_open_session - SE初始化
- se_transmit - 发送APDU指令，并获取response。
  - se_close_session - SE关闭。

设备应用层集成，详情请参考设备端API

设备应用首先调用ID²的初始化函数，完成设备端SDK的初始化。

{
    int ret;

     ret = id2_client_init();
     if (ret != IROT_SUCCESS) {
        ls_osa_print("id2 client init fail, %d\n", ret);
        return -1;
     }
}

获取设备端的ID² ID。

{
    int ret;

     ret = id2_client_init();
     if (ret != IROT_SUCCESS) {
        ls_osa_print("id2 client init fail, %d\n", ret);
        return -1;
     }
}

ID²认证挑战字的网络请求和响应。

{
    int ret;

     ret = id2_client_init();
     if (ret != IROT_SUCCESS) {
        ls_osa_print("id2 client init fail, %d\n", ret);
        return -1;
     }
}

获取设备端的ID²认证码。

{
    int ret;

     ret = id2_client_init();
     if (ret != IROT_SUCCESS) {
        ls_osa_print("id2 client init fail, %d\n", ret);
        return -1;
     }
}

设备端认证和数据加密的网络请求和响应。
- cipherData：ID²云端下发的加密数据

{
    int ret;

     ret = id2_client_init();
     if (ret != IROT_SUCCESS) {
        ls_osa_print("id2 client init fail, %d\n", ret);
        return -1;
     }
}

解密ID²云端加密下发的数据。

{
    int ret;

     ret = id2_client_init();
     if (ret != IROT_SUCCESS) {
        ls_osa_print("id2 client init fail, %d\n", ret);
        return -1;
     }
}

设备端SDK的编译：

在ID² SDK的根目录，执行命令vi ./make.settings打开文件：
- 修改CONFIG_LS_ID2_ROT_TYPE的值为SE
- 修改CONFIG_LS_ID2_KEY_TYPE的值，同ID²产品选择的认证算法保持相同

执行命令“make clean & make plat=xxx”进行编译
- Linux x86_64默认使用系统中的GCC作为编译工具，且默认指定“plat=x86_64”参数
- 如要编译其他架构，如armhf，在make.rules中配置编译工具，运行编译命令“make clean & make plat=armhf”

3.7 业务数据加密

运行设备端自有的应用和自建的SPDemo Server，进行ID²认证和加密，以及业务数据加密的调试。
查看设备状态：

登录产品控制台，在左侧导航栏，选择资产>设备，查看设备状态为正常，安全状态为安全。