通过阿里云物联网平台使用AI算法保护

1. 简介

1. AI算法保护，提供内容的加密保护和全生命周期管理；授权过程的自动化和授权管理的统一化，防止内容的拷贝和泄漏，以及提供商业售卖的灵活性、安全性和管理成本。

• 内容加密保护，一次性加密，多种许可分发和管理，支持不同的授权管理策略，满足不同场景的需求。

• 基于IoT安全自建的设备认证产品（ID²），为内容保护提供全链路的安全保护。

2. 本文说明基于客户物联网平台提供的消息传输通道，使用AI算法保护，进行内容的加密保护和授权管理。

2. 角色划分

接入AI算法保护会划分为两类角色，厂商需要根据不同的角色按步骤接入。

​

1. 算法厂商：拥有AI算法的核心能力，在业务场景中会把算法授权到其它设备厂商使用。

2. 设备厂商：拥有自己的IoT设备，计划在IoT设备使用算法厂商所提供的算法。

3. 对接流程

3.1 整体接入流程

3.2 算法厂商接入

3.2.1 服务开通（线下）

1. 通过IoT安全中心官网AI算法保护模块，联系我们进行线下开通。

3.2.2 模型加密（离线）

1. 加密工具下载：服务开通后，通过点击AI算法保护-算法模型-离线加密工具，下载加密工具到本地，对原始的模型进行处理。

2. 模型加密工具：content_packager（Release Package/tools目录），运行在Ubuntu的可执行程序。

3. 模型加密工具 - 选项说明：

4. 授权配置文件：

• 打开license配置文件模板license_config.json，配置如下参数：

​

5. 保护配置文件：

• 打开保护配置文件模板protect_config.json，配置如下参数：

6. 模型加密工具 - 使用示例：

• 授权配置文件 - license_info.json，保护配置文件 - protect_config.json，模型文件 - googlenet.caffemodel：

• 输出如下：

• 生成的加密文件为 <原始文件名称>.enc，License文件为 <license id>.lic 存放在以licence id命名的文件夹中。

3.2.3 算法模型创建

如果算法厂商准备授权一种新的算法到设备厂商，首先需要对模型进行离线加密处理，然后完成算法模型创建。

1. 点击新增算法模型按钮，会弹出新增算法模型窗口。

2. 输入算法厂商名称和算法模型名称。

3. 上传授权许可文件，该文件由离线加密工具输出<license_id>.lic。

4. 点击确认按钮完成算法模型新增。

3.2.4 设备厂商授权

​

算法厂商首先完成算法模型创建，然后通过此步骤把算法授权到设备厂商。完成该步骤后，设备厂商拥有使用该算法的权限，设备厂商可以按照设备厂商角色相关步骤进行后续的接入操作。

1. 请点击新增授权按钮，弹出新增授权窗口。

2. 输入授权名称、设备厂商阿里云账号UID，所关联的算法模型。（请确保输入有效的设备厂商阿里云账号UID）

3. 指定产品使用的授权配额，允许设备厂商特定数量的IoT设备使用所关联的算法模型。

4. 指定AI算法授权到期时间。（当AI算法到期后，IoT设备不能再使用所关联的算法模型）

5. 配置最大离线时间，（0~10000）小时，0表示允许永久离线。（当离线间隔到期后，IoT设备需要联网更新才能继续使用）

6. 点击确认按钮完成授权新增。

3.2.5 查看使用记录

1. 请点击AI算法保护-使用记录，可查看设备厂商的IoT设备连接云端平台获取授权的使用记录信息。

2. 数据总览界面。

3. 已购买授权：表示算法厂商购买的授权总额度。

4. 已分配：表示算法厂商已经分配到设备厂商的授权额度。

5. 已使用：表示算法厂商所授权的设备厂商已使用的授权数量。

6. AI算法模型：表示算法厂商所创建的算法模型数量。

3.3 设备厂商接入

3.3.1 服务开通​

1. 请联系提供AI算法的算法厂商，并把自己阿里云账号UID提供到算法厂商，由算法厂商为其进行授权。

2. 当算法厂商授权完成后，设备厂商可以登录IoT安全中心 AI算法保护模块，查看算法授权信息。包括算法厂商名称，算法模型名称，LicenseID，授权有效期，以及授权额度等信息。

3.3.2 创建产品

• 点击资产管理-直连设备-创建产品，弹出创建产品的窗口，选择我需要通过阿里云物联网平台，管理该产品下的设备。

• 跳转到物联网平台控制台。

• 点击选择的实例，在左侧导航栏，选择设备管理 > 产品，单击创建产品：

• 选择设备管理->设备，单击添加设备：

• 查看设备详细，获取设备证书（ProductKey、DeviceName、DeviceSecret）信息。

3.3.3 关联产品

​

设备厂商首先完成产品创建，并记录产品的productKey信息，通过此步骤完成算法授权和产品的关联。完成该操作后，允许该产品下指定授权数量的IoT设备可以使用算法厂商所提供的算法。

1. 选择需要进行关联的授权记录，点击关联产品。

2. 输入需要关联的产品ProductKey，如果还没完成产品创建请先完成产品创建。

3. 点击确认按钮完成产品关联。

3.3.4 设备端对接

3.3.4.1 SAM SDK框架

1. IoT Application：

• 设备端需授权保护的应用模块，调用授权SDK接口进行许可鉴权，通过LP Linkkit进行授权许可消息上报和下发。

2. 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。

3. IoT安全SDK：

• SAM：IoT授权许可模块。

• ID²：IoT设备认证模块，SDK v3.1.0及以上。

• 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。

3.3.4.2 SAM SDK获取

1. SAM SDK下载：

• 下载端侧SAM SDK Release Package

2. SAM Release Package目录：

• libs默认提供ID²-KM载体的静态库，其他载体如ID²-SE，可基于已适配和验证的ID²静态库进行替换，方法如下：

• 获取ID²-SE的静态库：libid2.a, libicrypt.a和libkm.a

• 打包生成最终的ID²静态库：

    ar -x libid2.a
    ar -x libicrypt.a
    ar -x libkm.a
    ar rc libid2.a *.o
    ranlib libid2.a
    rm -rf *.o
    rm -rf libicrypt.a
    rm -rf libkm.a

3.3.4.3 SAM SDK适配

1. OSA接口适配：

• 实现src/osa/ls_osa.c中的接口：

• 已提供Linux系统的参考实现​。

​

2. HAL接口适配：

• ID²-KM载体：

• KM HAL接口适配：

• 实现deps/src/hal/km/demo/ls_hal_km.c中的接口：

• 已提供Linux系统的参考实现：

• 单独预留的KM安全分区大于2K, 且需保证在系统升级和重启时，分区数据不被破坏。

• ls_hal_get_id接口，需使用设备硬件唯一标识。

• SST HAL接口适配：

• 实现deps/src/hal/sst/demo/ls_hal_sst.c中的接口：

• 已提交Linux文件系统的参考实现：

• 需要配置到真实的存储目录，且需保证在系统升级和重启时，分区数据不被破坏。

​

• ID²-SE载体：

• SST HAL接口适配：

• 实现deps/src/hal/sst/demo/ls_hal_sst.c中的接口：

• 已提供Linux文件系统的参考实现：

• 需要配置到真实的存储目录，且需保证在系统升级和重启时，分区数据不被破坏。

​

3. SDK接口测试：

• 修改makefile.rules的编译配置文件：

• 配置目标平台（pLat ：= xxx）。

• CROSS_COMPILE设置对应的编译工具链。

• CFLAGS设置编译的配置参数。

• 执行编译"make clean & make"。

• HAL适配接口测试：

• 正确运行程序hal_app，可得到如下成功日志：

• " ============================> HAL SST Test Pass.“

........

• " ============================> HAL KM Test Pass.“ ->【只针对ID²-KM载体】

• SAM接口单元测试：

• 正确运行程序sam_test，可得到如下成功日志：

• " =================>SAM Client Unit Test Pass.“

3.3.4.4 SAM SDK集成

1. 授权初始化：

主要完成授权SDK的初始化、上行安全通道和上行消息事件的注册，示例代码如下：

#include "sam_api.h"

#define SAM_SST_PATH     "./"                       // 安全存储路径
#define SAM_DEV_UUID     "1234-5678-8765-4321"      // 设备唯一硬件标识，如block id, chip id

static sam_context context = {0};

static int on_publish（const char *topic,
       const uint8_t *msg, uint32_t size, void *channel, const void *data）
{
     /*
      * TODO, Wrap and send SAM message through channel
      */
    
    return 0;
}

static void on_message（void *handle, void *channel, iotx_mqtt_event_msg_pt msg）
{
   if （!memcmp（SAM_SUB_TOPIC, ptopic_info->ptopic, ptopic_info->topic_len）） {
        sam_on_message（handle,
                       （uint8_t *）ptopic_info->payload,
                       （size_t）ptopic_info->payload_len）;
    }

    return;
}

int License_Initiaze（char *product_name, char *device_name, void *channel）
{
    int ret = 0;
    sam_result result = SAM_SUCCESS;
    sam_config config;
    char pub_topic[128] = {0};
    char sub_topic[128] = {0};
 
    config.sst_path = SAM_SST_PATH;
    config.dev_uuid = SAM_DEV_UUID;
    config.timeout_ms = 10000;
    result = sam_set_config（&config）;
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        printf（"sam set config fail, 0x%x\n", result）;
        return -1;
    }
 
    result = sam_init_context（product_name, device_name, &context）;
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        printf（"SAM init context fail, 0x%x\n", result）;
        return -1;
    }

    result = sam_set_pub_handle（&context, on_publish, channel）;
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        printf（"SAM set pub_handle fail, 0x%x\n", result）;
        goto _out;
    }

    HAL_Snprintf（pub_topic, 128,
        SAM_PUB_TOPIC, product_name, device_name）;
    HAL_Snprintf（sub_topic, 128,
        SAM_SUB_TOPIC, product_name, device_name）;
    
    result = sam_set_pub_topic（&context, pub_topic）;
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        printf（"SAM set pub topic fail, 0x%x\n", result）;
        goto _out;
    }
    
    ret = IOT_MQTT_Subscribe（pclient,
              sub_topic, IOTX_MQTT_QOS1, on_message, &context）;
    if （ret < 0） {
        printf（"subscribe error"）;
        result = SAM_ERROR_GENERIC;
        goto _out;
    }

_out：
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        sam_final_context（&context）;
        return -1;
    } else {
        return 0;
    }
}

void License_Finalize（sam_context *context）
{
     sam_final_context（context）;
}

• product_name指产品标识（需是LP ProductKey），device_name设备唯一标识（可使用LP DeviceName，或其他设备硬件唯一标识），在同个产品product_name下唯一。

• 在调用授权初始化时，需先完成安全通道的创建，其中channel为安全通道的句柄。

• 授权初始化在应用/系统进程中，只需调用一次。

• 注册的上行通道pub_handle，只需完成消息的上报。

• 根据安全通道协议的特性，完成授权下行消息的识别和处理（如MQTT消息订阅）。

• 可在sam_config中进行授权全局配置：

• 设置请求超时时间（timeout_ms），超时时间有效值为1000ms - 20000ms, 当timeout_ms = 0时，使用默认的值10000ms。

• 许可存储目录sst_path：SAM静态库集成时，使用HAL接口中设置，此处配置不生效。

• 设备唯一标识dev_uuid：SAM静态库集成时，使用HAL接口中设置，此处配置不生效。

2. 授权内容解密：

主要完成授权加密内容的解密，接口中会自动触发授权的申请、存储、加载和校验等动作，示例代码如下：

int license_content_decrypt（sam_context *context,
          char *license_name, uint8_t *in, uint32_t in_len, uint8_t *out, uint32_t *out_len）
{
    sam_result result;
    sam_session session;
    uint32_t lic_err = 0;

    result = sam_open_session（context, &session, license_name）;
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        printf（"SAM open session fail, 0x%x\n", result）;
        return -1;
    }
    
    result = sam_on_decryption（&session, in, in_len, out, out_len）;
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        printf（"sam_on_decryption, 0x%x\n", result）;

        if （result == SAM_ERROR_LICENSE_ERROR） {
            sam_get_lic_error_code（&session, &lic_err）;
            printf（"license error code, %d\n", lic_err）;
        }

        goto _out;;
    }

    result = SAM_SUCCESS;
    
_out：
    sam_close_session（&session）;
    
    if （result != SAM_SUCCESS） {
        return -1;
    } else {
        return 0;
    }
}

• sam_on_decryption接口中包含sam_chk_lic_rights（授权许可的申请、存储和校验等）。

• license_name，即时License ID，使用内容加密生成的许可文件名（不包含后缀），如不相同，程序会报错。

• sam_on_decryption中调用sam_chk_lic_rights触发授权连云申请和校验，因此sam_on_decryption同样可能阻塞当前线程，因此sam_on_decryption和下行消息的处理需在不同线程中。

​

3. 注意事项：

• SDK接口中product_name、device_name和license_name是字符串格式，有最大值限制（48、100、48）。

• 配置的SDK的安全存储目录需预先创建，里面会保存授权相关的密钥和许可，此目录在正常使用、设备重启和系统升级时不会被擦除。

• 单机授权在授权申请，以及发现异常（如撤销、过期、时间回滚等）会要求连网进行授权的云端校验，如此时网络不通/异常，接口sam_chk_lic_rights/sam_on_decryption会返回相应的错误，可在应用程序中显示对应的提示信息：

• SAM_ERROR_REVOKED - 设备已经被撤销。

• SAM_ERROR_LICENSE_ERROR - 设备授权错误，sam_get_lic_error_code获得错误码。

• SAM_ERROR_TIMEOUT - 设备消息请求响应超时。

• SAM_ERROR_CONMMUNICATION - 设备消息上报错误，需要连网。

​

4. 参考实现：

• 离线环境 - 内容本地解密：

• 示例代码：Release Package/sample/sam/sam_sample.c

• 可基于此，进行内容解密的性能测试。

• 联网环境 - 授权许可下发：

• 示例代码：sample/sam/mqtt_sam_sample.c

• 授权服务已经同LP打通，设备端可直接调用授权消息Topic进行授权许可消息的上报和下发。

• 示例中的LP设备证书（ProductKey、DeviceName、DeviceSecret）和许可ID，需要替换成真实的数据。

• LP Linkkit版本不同，Linkkit的接口可能不同，但授权消息Topic和调用接口保持不变。

• LP Linkkit SDK获取：

• Linkkit v4.x：获取C Link SDK

• Linkkit其他发布版本：SDK获取

3.3.5 调试验证

1. 软件集成验证：

• 模块集成SAM SDK后，在每次内容解密时，接口内部自动调用许可鉴权接口进行校验。

• 在内容第一次解密时，由于设备上不存在许可缓存，因此需联网申请和下发许可。

• 当设备上成功下发和存储授权许可，通过许可鉴权时，且内容解密成功，可通过日志查看许可信息：

• License ID：许可唯一标识，SDK初始化时，由sam_open_session接口参数license_name传入。

• License interval：许可的离线间隔，超过离线间隔，设备需再次联网更新许可。

• License usage left_time：许可的有效剩余时间，单位为毫秒。

• License usage count：许可的有效使用次数。

• CRC32：保护内容的完整性校验因子，解密后，通过CRC32校验，说明内容解密正确。

3.3.6 查看使用记录

1. 请点击AI算法保护-使用记录，可查看IoT设备连接云端平台获取授权的使用记录信息。

2. 数据总览界面。

3. 已拥有授权：表示算法厂商为其授权的总配额信息。

4. 已使用：表示设备厂商已经使用的授权数量。