钜形不锈钢水箱 发表于 2024-6-30 13:24:05

EMQX配置ssl/tls双向认证+EMQX http客户端设备认证(Java实现)_真实业务实践

一.利用docker搭建Emqx

1.拉取emqx镜像

docker pull emqx/emqx:5.72.运行

docker run -d --name emqxemqx/emqx:5.73.拷贝 docker中 etc data log 到宿主机的 /opt/emqx 下

mkdir -p /opt/emqx
docker cp emqx:/opt/emqx/etc /opt/emqx
docker cp emqx:/opt/emqx/log /opt/emqx
docker cp emqx:/opt/emqx/data /opt/emqx4.重新摆设

docker rm -f emqx
## 授权目录
chmod -R 777 /opt/emqx/data /opt/emqx/log /opt/emqx/etc
docker run -d--memory 2G --read-only --name emqx-v /opt/emqx/data:/opt/emqx/data -v /opt/emqx/etc:/opt/emqx/etc -v /opt/emqx/log:/opt/emqx/log-p 1883:1883 -p 8083:8083 -p 8084:8084 -p 8883:8883 -p 18083:18083 emqx/emqx:5.75.打开 1883(TCP)、8083、8084、8883(SSL)、18083 服务器安全组(端口);欣赏器输入IP:18083   默认账号密码:admin   public

https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625145815952-1877312086.png
二.配置ssl/tls双向认证

1.生成自签名的CA key和证书

cd /opt/emqx/etc/certs
openssl genrsa -out ca.key 2048
openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -sha256 -days 36500 -out ca.pem -subj "/C=CN/ST=ZheJiang/L=HangZhou/O=HY/CN=SelfCA"2.生成服务器端的key和证书

openssl genrsa -out emqx.key 2048
openssl req -new -key ./emqx.key -config /etc/ssl/openssl.cnf -out emqx.csr注意这里因为 openssl.cnf 目次差别可能报错
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625152913857-272969725.png
 执行以下指令 openssl version -a 获取 openssl.cnf 目次 (如果没有则需要安装 openssl)
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625153057296-752136257.png
 修改一下 openssl.cnf 目次继承进行下一步
openssl req -new -key ./emqx.key -config /etc/pki/tls/openssl.cnf -out emqx.csrhttps://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625154030450-1412928727.png
## 注意 openssl.cnf 目录地址<br>openssl x509 -req -in ./emqx.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -out emqx.pem -days 36500 -sha256 -extensions v3_req -extfile /etc/pki/tls/openssl.cnf3.生成客户端key和证书

openssl genrsa -out client.key 2048
openssl req -new -key client.key -out client.csr -subj "/C=CN/ST=ZheJiang/L=HangZhou/O=HY/CN=client"
openssl x509 -req -days 36500 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.pem4.修改配置文件

通过以上三步生成了以下九个文件
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625163356009-1584810668.png
 修改 vim /opt/emqx/etc/emqx.conf 文件:在末尾 参加以下配置
listeners.tcp.default {
bind = "0.0.0.0:1883"
max_connections = 512000
}

listeners.ssl.default {
bind = "0.0.0.0:8883"
max_connections = 512000
ssl_options {
    keyfile = "/opt/emqx/etc/certs/emqx.key"
    certfile = "/opt/emqx/etc/certs/emqx.pem"
    cacertfile = "/opt/emqx/etc/certs/ca.pem"
    ## password = "123456"
    verify = verify_peer
    fail_if_no_peer_cert = true
}
}5.重启emqx

docker restart emqx6.测试工具毗连

下载 MQTTX桌面毗连工具:https://mqttx.app/zh/downloads ;双向认证需要 ca 证书、客户端证书、客户端证书key,如下图所示
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625171952643-1652304498.png
 没有配置客户端认证,以是密码可以为空
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625172114688-908456288.png
 到此,MQTT搭建、双向认证已经完成!
三.HTTP客户端认证

1.EMQX认证简介

EMQX认证:MQTT每次毗连时会先走这里进行一个认证过程,EMQX提供了Password-Base、JWT、SCRAM三种认证方式;此中Password-Base又提供了 内置数据库、MySQL、MongoDB、PostgreSQL、Redis、LDAP、HTTP等多种认证过程,前几种都是基于数据库的认证,通过毗连时去执行对应的SQL来判断登录用户有没有在数据库中存在来进行简单的认证。HTTP 则是通过毗连时调用自定义的HTTP/HTTPS 接口来实现认证,利用HTTP认证可以更灵活的根据自己的业务流程来进行更复杂的认证。
2.具体认证流程

2.1.前置条件

https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625225407002-1441823430.png
 2.2.规约 参照阿里云IOT平台   https://help.aliyun.com/zh/iot/user-guide/establish-mqtt-connections-over-tcp?spm=a2c4g.11186623.0.0.6212282cO9B7oJ

2.2.1假设:

clientId = 666666,productkey=a1PzPc1bRRN,deviceName = 5D3B393432C3, timestamp=1719309618,signmethod=hmacsha1
 毗连时MQTT的三个入参:
clientid666666|signmethod=hmacsha1,timestamp=1719309618|username5D3B393432C3&a1PzPc1bRRNusernamehmacSha1
(clientid666666devicename5D3B393432C3productkeya1PzPc1bRRNtimestamp1719309618).toHexString 

 
 
 
  
2.2.2描述:

clientid:利用设备clientid + 签名方法 + 时间戳组成
username:设备DN + & + 产品PK组成
password:  clientid666666devicename5D3B393432C3productkeya1PzPc1bRRNtimestamp1719309618 字符串利用设备的 deviceSecret 为秘钥进行hmacSha1加密,然后转16进制字符串
2.3服务端收到MQTT毗连信息:

根据 username 信息获取到设备PK和DN ---> 到数据库查询秘钥信息 ----> 根据 clientid参数获取clientid、时间戳、签名方法  ---->  利用从数据库获取的秘钥对参数进行加密得到新得password ---->  比对两个密码是否相同 ---> 完成验证设备毗连到MQTT。
3.控制台配置

https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625172656877-1719477071.png
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625172727373-1353001334.png
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625172749645-1707479222.png
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625173043568-215552479.png
 4.HTTP认证代码示例

/**
* @description:MQTT认证接口
* @author: zhouhong
* @date: 2024-06-20 18:20
*/
@Log4j2
@RestController
@RequestMapping("/mqtt")
public class MqttAuthController {
    @Resource
    private IotDeviceMapper iotDeviceMapper;
    @RequestMapping("/check")
    public MqttAuthRes check(@RequestBody MqttAuthParam mqttAuthParam) {
      log.info("1.入参:" + mqttAuthParam.toString());
      MqttAuthRes authRes = new MqttAuthRes();
      if (ObjectUtil.isNotNull(mqttAuthParam)) {
            // 超级用户、特殊用户,不需要进行设备 PK、DN 验证
            if ("username".equals(mqttAuthParam.getUsername()) && "************".equals(mqttAuthParam.getPassword())) {
                authRes.setResult("allow");
                authRes.setIs_superuser(true);
                return authRes;
            } else if ("admin".equals(mqttAuthParam.getUsername()) && "************".equals(mqttAuthParam.getPassword())) {
                authRes.setResult("allow");
                authRes.setIs_superuser(true);
                return authRes;
            } else {
                // 对普通设备进行鉴权认证
                // 1. 根据PK、DN查询数据库设备的DS信息
                String username = mqttAuthParam.getUsername();
                if (!username.contains("&")) {
                  throw new RuntimeException("设备登录MQTT账号格式错误");
                }
                String[] nameArr = username.split("&");
                String dn = nameArr;
                String pk = nameArr;
                log.info("3.PK、DN" + pk + "|" + dn);
                String deviceSecret = iotDeviceMapper.getDeviceSecretByPkDn(pk, dn);
                log.info("4.查询到的设备秘钥信息" + deviceSecret);
                if (ObjectUtil.isNotNull(deviceSecret)) {
                  // 3. 校验加密后的结果与传进来的password是否一致
                  String client = mqttAuthParam.getClientid();
                  String[] clientArr = client.split("\\|");
                  String clientid = clientArr;
                  String otherParam = clientArr;
                  // 时间戳
                  String timestampStr = otherParam.split(",");
                  String timestamp = timestampStr.split("=");
                  // 加密方法
                  String signmethodStr = otherParam.split(",");
                  String signmethod = signmethodStr.split("=");

                  String hexStr = "clientid"+clientid+"devicename"+dn+"productkey"+pk+"timestamp"+timestamp;
                  log.info("5.加密前的字符串" + hexStr);
                  // 对 hexStr 使用deviceSecret 进行加密
                  String password = "";
                  switch (signmethod.toLowerCase()) {
                        case "hmacsha1" -> {
                            password = HmacUtil.encrypt(hexStr, deviceSecret, HmacUtil.HMAC_SHA1);
                        }
                        case "hmacsha256" -> {
                            password = HmacUtil.encrypt(hexStr, deviceSecret, HmacUtil.HMAC_SHA256);
                        }
                        case "hmacsha512" -> {
                            password = HmacUtil.encrypt(hexStr, deviceSecret, HmacUtil.HMAC_SHA512);
                        }
                        case "hmacmd5" -> {
                            password = HmacUtil.encrypt(hexStr, deviceSecret, HmacUtil.HMAC_MD5);
                        }
                        default -> {
                        }
                  }
                  log.info("6.加密后的字符串" + password);
                  if (!Objects.equals(password.toUpperCase(), "") && password.equalsIgnoreCase(mqttAuthParam.getPassword())) {
                        authRes.setResult("allow");
                        authRes.setIs_superuser(true);
                        log.info("7.鉴权成功");
                        return authRes;
                  } else {
                        authRes.setResult("deny");
                  }
                }
            }
      }
      authRes.setResult("deny");
      return authRes;
    }
}四. Java基于双向认证毗连MQTT

    public static SSLSocketFactory getSocketFactory(final String caCrtFile, final String crtFile, final String keyFile, final String password) throws Exception {
      InputStream caInputStream = null;
      InputStream crtInputStream = null;
      InputStream keyInputStream = null;
      try {
            Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
            CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");
            caInputStream = new ClassPathResource(caCrtFile).getInputStream();
            X509Certificate caCert = null;
            while (caInputStream.available() > 0) {
                caCert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(caInputStream);
            }
            crtInputStream = new ClassPathResource(crtFile).getInputStream();
            X509Certificate cert = null;
            while (crtInputStream.available() > 0) {
                cert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(crtInputStream);
            }
            keyInputStream = new ClassPathResource(keyFile).getInputStream();
            PEMParser pemParser = new PEMParser(new InputStreamReader(keyInputStream));
            Object object = pemParser.readObject();
            PEMDecryptorProvider decProv = new JcePEMDecryptorProviderBuilder().build(password.toCharArray());
            JcaPEMKeyConverter converter = new JcaPEMKeyConverter().setProvider("BC");
            KeyPair key;
            if (object instanceof PEMEncryptedKeyPair) {
                key = converter.getKeyPair(((PEMEncryptedKeyPair) object).decryptKeyPair(decProv));
            } else {
                key = converter.getKeyPair((PEMKeyPair) object);
            }
            pemParser.close();
            KeyStore caKs = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
            caKs.load(null, null);
            caKs.setCertificateEntry("ca-certificate", caCert);
            TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509");
            tmf.init(caKs);
            KeyStore ks = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
            ks.load(null, null);
            ks.setCertificateEntry("certificate", cert);
            ks.setKeyEntry("private-key", key.getPrivate(), password.toCharArray(), new java.security.cert.Certificate[]{cert});
            KeyManagerFactory kmf = KeyManagerFactory.getInstance(KeyManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
            kmf.init(ks, password.toCharArray());
            SSLContext context = SSLContext.getInstance("TLSv1.2");
            context.init(kmf.getKeyManagers(), tmf.getTrustManagers(), null);
            return context.getSocketFactory();
      }
      finally {
            if (null != caInputStream) {
                caInputStream.close();
            }
            if (null != crtInputStream) {
                crtInputStream.close();
            }
            if (null != keyInputStream) {
                keyInputStream.close();
            }
      }
    }这里只提供分析证书的代码,毗连时直接放进去即可,如果有需要可以私信我发全代码
https://img2024.cnblogs.com/blog/1398504/202406/1398504-20240625184426583-568255644.png
 

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