IoT Platform：Menghubungkan perangkat gateway MQTT ke IoT Platform menggunakan MQTT.fx (verifikasi perangkat menggunakan Alibaba Cloud Function Compute)

Catatan penggunaan

Dalam topik ini, izin pengguna biasa digunakan untuk semua operasi. Jika diperlukan izin administrator untuk operasi tertentu, jalankan perintah sudo.

Prasyarat

Sebuah instance Exclusive Enterprise Edition telah dibeli. Dalam contoh ini, instance tersebut dibeli di wilayah China (Shanghai). Untuk informasi lebih lanjut, lihat Membeli Instance Enterprise Edition.

Informasi latar belakang

Gateway MQTT dari IoT Platform mendukung verifikasi pihak ketiga melalui Function Compute, sertifikat kustom, OCSP, dan topik kustom untuk memverifikasi serta menghubungkan perangkat ke IoT Platform, sehingga memungkinkan komunikasi yang efisien. Hal ini membantu Anda mengimplementasikan berbagai skenario bisnis IoT.

Untuk detail lebih lanjut tentang verifikasi dan komunikasi antara gateway MQTT dan perangkat, lihat Gateway MQTT.

Buat persiapan

Contoh ini menggunakan Ubuntu 22.04 sebagai lingkungan pengembangan.

Langkah 1: Hasilkan sertifikat kustom

1. Masuk ke Ubuntu.

2. Jalankan perintah berikut untuk menghasilkan file sertifikat root bernama root-ca.crt untuk perangkat dan server:

   openssl req \
       -new \
       -newkey rsa:2048 \
       -days 365 \
       -nodes \
       -x509 \
       -subj "/C=CN/O=Aliyun IOT/CN=IoT CA" \
       -keyout root-ca.key \
       -out root-ca.crt

3. Buat sertifikat sisi server kustom berdasarkan file sertifikat root root-ca.crt.

   1. Jalankan perintah berikut untuk menghasilkan file kunci sisi server bernama server.key:

      openssl genrsa -out server.key 2048

   2. Jalankan perintah touch openssl.cnf untuk membuat file bernama openssl.cnf.

   3. Jalankan perintah vi openssl.cnf untuk membuka file openssl.cnf, salin kode berikut ke dalam file, tekan tombol Esc, masukkan :wq, lalu tekan tombol Enter untuk menyimpan file.

      [policy_match]
      countryName             = cn
      stateOrProvinceName     = optional
      organizationName        = optional
      organizationalUnitName  = optional
      commonName              = supplied
      emailAddress            = optional
      
      [req]
      default_bits       = 2048
      distinguished_name = req_distinguished_name
      req_extensions     = req_ext
      x509_extensions    = v3_req
      prompt             = no
      
      [req_distinguished_name]
      commonName          = Server
      
      [req_ext]
      subjectAltName = @alt_names
      
      [v3_req]
      subjectAltName = @alt_names
      
      [alt_names]
      DNS.1 = *.mqtt.iothub.aliyuncs.com
      DNS.2 = *.igw.iothub.aliyuncs.com

   4. Jalankan perintah berikut untuk menghasilkan file permintaan sisi server bernama server.csr:

      openssl req -new -key server.key -config openssl.cnf -out server.csr

   5. Jalankan perintah berikut untuk menghasilkan file sertifikat sisi server bernama server.crt:

      openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in server.csr -CA root-ca.crt -CAkey root-ca.key -CAcreateserial -out server.crt -extensions v3_req -extfile openssl.cnf

   6. Jalankan perintah berikut untuk memverifikasi sertifikat sisi server:

      openssl verify -CAfile root-ca.crt server.crt

4. Buat sertifikat sisi perangkat berdasarkan file sertifikat root root-ca.crt.

   1. Jalankan perintah berikut untuk menghasilkan file kunci sisi perangkat bernama client.key:

      openssl genrsa -out client.key 2048

   2. Jalankan perintah berikut untuk menghasilkan file permintaan sisi perangkat bernama client.csr dan atur parameter CN menjadi Client_123:

      openssl req -new -key client.key -out client.csr -subj "/CN=Client_123"

   3. Jalankan perintah berikut untuk menghasilkan file sertifikat sisi perangkat bernama client.crt:

      openssl x509 -req -days 365 -sha256 -in client.csr -CA root-ca.crt -CAkey root-ca.key -CAcreateserial -out client.crt

   4. Jalankan perintah berikut untuk memverifikasi sertifikat sisi perangkat:

      openssl verify -CAfile root-ca.crt client.crt

Gambar berikut menunjukkan file sertifikat kustom yang dihasilkan.

Langkah 2: Buat fungsi Function Compute untuk memverifikasi perangkat

1. Masuk ke Konsol Function Compute. Di panel navigasi sebelah kiri, klik Services & Functions.

2. Di bilah navigasi atas, pilih wilayah. Pada halaman Services, klik Create Service.

3. Di panel Create Service, masukkan service name. Contoh: IoT_Service. Lalu, klik OK.

4. Pada halaman Functions, klik Create Function.

5. Pada halaman Create Function, konfigurasikan parameter dan klik Create, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

   

6. Pada halaman Function Details, ganti kode sampel yang ada dengan kode berikut dan klik Deploy.

   Fungsi verifikasi mengembalikan CN dari sertifikat sisi perangkat sebagai nilai parameter deviceName.

   # -*- coding: utf-8 -*-
   import logging
   import json
   import time
   import enum
   import random
   import string
   
   class Request:
       def __init__(self, json_str):
           self.clientId = None
           self.username = None
           self.password = None
           self.certificateCommonName = None
   
           for key, value in json.loads(json_str).items():
               setattr(self, key, value)
   
   class Response:
       def __init__(self):
           self.deviceName = None
           self.result = 'true'
           self.message = 'success'
   
       def handler(self, request):
           # Mengembalikan CN dari sertifikat sisi perangkat sebagai nilai parameter deviceName.
           self.deviceName = request.certificateCommonName
           
           return json.dumps(self.__dict__)
   
   def handler(event, context):
       request = Request(event)
       return Response().handler(request)

Langkah 3: Buat gateway

1. Masuk ke Konsol IoT Platform. Di bilah navigasi atas, pilih China (Shanghai).

2. Pada halaman Overview, klik kartu instance Exclusive Enterprise Edition.

3. Di panel navigasi sebelah kiri, pilih Devices > Gateway. Pada halaman Gateway, klik Add Gateway.

4. Di kotak dialog Tambah Gateway, konfigurasikan parameter berikut dan klik OK.

   Atur parameter Server Certificate ke konten file server.crt, parameter Private Key of Server Certificate ke konten file server.key, dan parameter Device Root Certificate ke konten file root-ca.crt. Untuk informasi lebih lanjut tentang parameter, lihat Buat Gateway.

   

5. Pada halaman Gateway, salin URL di kolom Gateway URL dari gateway.

   

Langkah 4: Kembangkan program sisi perangkat

1. Pergi ke Ubuntu.

2. Jalankan perintah berikut untuk menginstal dependensi:

   sudo apt-get install build-essential gcc make cmake cmake-gui cmake-curses-gui
   sudo apt-get install libssl-dev

3. Jalankan perintah berikut untuk menginstal library Paho MQTT open source:

   git clone https://github.com/eclipse/paho.mqtt.c.git
   mkdir build && cd build
   cmake ../paho.mqtt.c -DPAHO_WITH_SSL=TRUE -DCMAKE_INSTALL_PREFIX="/usr/lib"
   make -j
   sudo make install && cd ..

4. Jalankan perintah touch aiot_mqtt_demo.c untuk membuat file simulator perangkat bernama aiot_mqtt_demo.c.

5. Jalankan perintah vi aiot_mqtt_demo.c untuk membuka file. Salin kode berikut ke dalam file:

   #include <stdio.h>
   #include <stdlib.h>
   #include <string.h>
   #include <unistd.h>
   #include "MQTTClient.h"
   
   int msgarrvd(void *context, char *topicName, int topicLen, MQTTClient_message *message)
   {
       printf("message recv < topic [%s], payload [%s]\n", topicName, (char *)message->payload);
       MQTTClient_freeMessage(&message);
       MQTTClient_free(topicName);
       return 1;
   }
   
   int main(int argc, char* argv[])
   {
       MQTTClient client;
       MQTTClient_connectOptions conn_opts = MQTTClient_connectOptions_initializer;
       MQTTClient_SSLOptions ssl_opts = MQTTClient_SSLOptions_initializer;
       int rc;
   
       /* Buat klien MQTT. Ganti informasi dengan informasi aktual. */
       const char *host = "ssl://iot-0****.igw.iothub.aliyuncs.com:1883";
       const char *client_id = "12345";
       MQTTClient_create(&client, host, client_id, MQTTCLIENT_PERSISTENCE_NONE, NULL);
   
       MQTTClient_setCallbacks(client, NULL, NULL, msgarrvd, NULL);
       /* Konfigurasikan parameter koneksi, seperti sertifikat, nama pengguna, dan kata sandi. Ganti informasi dengan informasi aktual. */
       ssl_opts.trustStore = "root-ca.crt";
       ssl_opts.privateKey = "client.key";
       ssl_opts.keyStore = "client.crt";
   
       conn_opts.ssl = &ssl_opts;
       conn_opts.username = "sdk_test01";
       conn_opts.password = "hello123";
   
       /* Koneksi MQTT terbentuk. */
       if ((rc = MQTTClient_connect(client, &conn_opts)) != MQTTCLIENT_SUCCESS) {
           printf("Gagal terhubung, kode balik %d\n", rc);
           exit(EXIT_FAILURE);
       }
       printf("koneksi berhasil username %s, password %s\n", conn_opts.username, conn_opts.password);
   
       /* Berlangganan pesan. */
       MQTTClient_subscribe(client, "/user/aiot_mqtt_demo_downraw", 1);
   
       /* Hasilkan pesan dan kirim pesan secara berkala. */
       MQTTClient_message pubmsg = MQTTClient_message_initializer;
       const char *topic = "/user/aiot_mqtt_demo_upraw";
       pubmsg.payload = "Hello Service!";
       pubmsg.payloadlen = (int)strlen(pubmsg.payload);
       pubmsg.qos = 1;
       for(int i = 0; i < 100; i++) {
           MQTTClient_publishMessage(client, topic, &pubmsg, NULL);
           printf("pesan terkirim > topik [%s], payload [%s]\n", topic, (char *)pubmsg.payload);
           sleep(10);
       }
   
       /* Tutup koneksi dan hapus klien MQTT. */
       MQTTClient_disconnect(client, 10000);
       MQTTClient_destroy(&client);
       return rc;
   }

6. Ganti informasi dalam kode sebelumnya dengan informasi aktual, tekan tombol Esc, masukkan :wq, lalu tekan tombol Enter untuk menyimpan file aiot_mqtt_demo.c.

   Parameter	Deskripsi
   host	Titik akhir gateway MQTT yang ingin Anda hubungkan perangkatnya. Format: ssl://${Endpoint Gateway}:${Nomor Port}. Gunakan titik akhir dan port yang diperoleh dari Langkah 3.
   client_id	Opsional. ID klien. ID klien harus memiliki panjang 1 hingga 64 karakter. Kami merekomendasikan Anda menggunakan alamat MAC atau nomor seri (SN) perangkat sebagai ID klien.
   ssl_opts.trustStore	Lokasi penyimpanan file sertifikat root sisi perangkat root-ca.crt.
   ssl_opts.privateKey	Lokasi penyimpanan file sisi perangkat client.key.
   ssl_opts.keyStore	Lokasi penyimpanan file sertifikat sisi perangkat client.crt.
   conn_opts.username	Nama pengguna yang digunakan untuk membangun koneksi MQTT. Nama pengguna harus memiliki panjang 4 hingga 32 karakter, dan dapat berisi huruf, angka, tanda hubung (-), garis bawah (_), at (@), titik (.), dan titik dua (:). Nama pengguna harus unik dalam produk.
   conn_opts.password	Kata sandi yang digunakan untuk membangun koneksi MQTT. Kata sandi harus memiliki panjang 1 hingga 32 karakter, dan dapat berisi huruf, angka, tanda hubung (-), garis bawah (_), at (@), titik (.), dan titik dua (:).

Gambar berikut menunjukkan library, file sertifikat, dan file kode yang dihasilkan dan digunakan dalam contoh ini.

Langkah 5: Kompilasi dan jalankan program

1. Jalankan perintah berikut untuk menjalankan file kode aiot_mqtt_demo.c:

   gcc -o aiot_mqtt_demo aiot_mqtt_demo.c -lpaho-mqtt3cs
   ./aiot_mqtt_demo

   Setelah menjalankan file kode, nilai Client_123 dari parameter deviceName yang dikembalikan oleh fungsi Function Compute digunakan sebagai DeviceName dari perangkat IoT Platform. Pergi ke halaman Detail Instance dari instance yang ingin Anda kelola di Konsol IoT Platform. Di panel navigasi sebelah kiri, pilih Devices > Devices, perangkat bernama Client_123 secara otomatis dibuat dan perangkat tersebut dalam keadaan Online, seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut.

2. Opsional. Pergi ke halaman Detail Instance dari instance yang ingin Anda kelola di Konsol IoT Platform. Di panel navigasi sebelah kiri, pilih Maintenance > Device Log. Pada halaman Log Perangkat, lihat data yang dikirimkan oleh perangkat.