EMQTT 入门

原文地址：http://dataguild.org/?p=6957（作者张琪，如有侵权，请联系我，第一时间删除）

安装

环境：ubuntu18.04
[emqx-ubuntu18.04-v3.2.1_amd64.deb] 下载地址[https://github.com/emqx/emqx/releases]
Python客户端：https://github.com/eclipse/paho.mqtt.python

常用命令

emqx start # 直接启动
sudo service emqx start # service 启动
sudo systemctl start emqx # systemctl 启动
emqx_ctl status

EMQ 管理控制台功能简介

如果 EMQ 安装在本机，则使用浏览器打开地址 http://127.0.0.1:18083，输入默认用户名 admin 与默认密码 public ，登录进入 Dashboard。如果忘记了管理控制台密码，使用 管理命令 重置或新建管理账号。

topic匹配规则基础

主题层级分隔符 / : 用于分割主题层级，/分割后的主题，这是消息主题层级设计中很重要的符号。
单层通配符 +: 单层通配符只能匹配一层主题。比如： aaa/+ 可以匹配 aaa/bbb ，但是不能匹配aaa/bbb/ccc。 单独的+号可以匹配单层的所有推送
多层通配符 #： 多层通配符可以匹配于多层主题。比如: aaa/# 不但可以匹配aaa/bbb，还可以匹配aaa/bbb/ccc/ddd。 也就是说，多层通配符可以匹配符合通配符之前主题层级的所有子集主题。单独的#匹配所有的消息主题.

简单的发布订阅示例

订阅者
import paho.mqtt.client as mqtt


def on_connect(client, userdata, flags, rc):
   print("Connected with result code " + str(rc))


def on_message(client, userdata, msg):
   print(msg.topic + " " + str(msg.payload))


client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect("192.168.1.54", 1883, 600)
client.subscribe('emqtt', qos=0)
client.loop_forever()
发布者
import paho.mqtt.client as mqtt


def on_connect(client, userdata, flags, rc):
   print("Connected with result code " + str(rc))


def on_message(client, userdata, msg):
   print(msg.topic + " " + str(msg.payload))


client = mqtt.Client()
client.on_connect = on_connect
client.on_message = on_message
client.connect("192.168.1.54", 1883, 600)
client.publish('emqtt', payload='Hello,EMQ!', qos=0)
client.loop_start()

发布者

import paho.mqtt.client as mqtt

HOST = "192.168.44.31"
PORT = 1883

def Publish_Message():
   client = mqtt.Client()
   client.username_pw_set(username='admin', password='public')  # 用于添加了插件认证方式后
   client.connect(HOST, PORT, 60)
   for x in range(10):
       Message = "hello" + str(x)
       client.publish("services", Message, 0)  # 发布一个主题为'services',内容为‘hello x’的信息
   # time.sleep(10)
   client.loop_forever()  # 保持连接状态

if __name__ == '__main__':
   Publish_Message()

发布者，主要内容：publish("topic_name","utf8_message",Qos)

  1. Qos:0 --> 发送者只发送一次消息，不进行重试，Broker不会返回确认消息。Broker可能没有接收到消息。（默认）
  2. Qos:1 --> 发送者最少发送一次消息，确保消息达到Broker，Broker需要返回确认消息PUBACK。Broker可能接收到重复消息。
  3. Qos:2 --> 使用两阶段确认来保证消息的不丢失和不重复。Broker肯定会接收到消息，且只收到一次。

订阅者

import paho.mqtt.client as mqtt

def on_connect(client, userdata, flags, rc):
   print("Connected with result code "+str(rc))  # rc表示返回来的状态值
   client.subscribe("services")

def on_message(client, userdata, msg):
   print(msg.topic+" " + ":" + str(msg.payload))

if __name__ == "__main__":
   client = mqtt.Client()
   client.on_connect = on_connect
   client.on_message = on_message
   client.username_pw_set(username='admin', password='public')  # 用于添加了插件认证方式后
   client.connect("192.168.44.31", 1883, 60)
   client.loop_forever()

订阅者，信息的产出在msg.payload

rc值代表的含义：

0: Connection successful 
1: Connection refused - incorrect protocol version 
2: Connection refused - invalid client identifier 
3: Connection refused - server unavailable 
4: Connection refused - bad username or password 
5: Connection refused - not authorised 
6-255: Currently unused.
* * *

物联网（Internet of Things，IoT）最近曝光率越来越高。虽然HTTP是网页的事实标准，不过机器之间（Machine-to-Machine，M2M）的大规模沟通需要不同的模式：之前的请求/回答（Request/Response）模式不再合适，取而代之的是发布/订阅（Publish/Subscribe）模式。这就是轻量级、可扩展的MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）可以施展拳脚的舞台。

MQTT简介

MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议，最早由IBM提出的，如今已经成为OASIS规范。由于规范很简单，非常适合需要低功耗和网络带宽有限的IoT场景，比如：

  • 遥感数据
  • 汽车
  • 智能家居
  • 智慧城市
  • 医疗医护

由于物联网的环境是非常特别的，所以MQTT遵循以下设计原则：

  1. 精简，不添加可有可无的功能。
  2. 发布/订阅（Pub/Sub）模式，方便消息在传感器之间传递。
  3. 允许用户动态创建主题，零运维成本。
  4. 把传输量降到最低以提高传输效率。
  5. 把低带宽、高延迟、不稳定的网络等因素考虑在内。
  6. 支持连续的会话控制。
  7. 理解客户端计算能力可能很低。
  8. 提供服务质量管理。
  9. 假设数据不可知，不强求传输数据的类型与格式，保持灵活性。

运用MQTT协议，设备可以很方便地连接到物联网云服务，管理设备并处理数据，最后应用到各种业务场景，如下图所示：


image.png

发布/订阅模式
与请求/回答这种同步模式不同，发布/订阅模式解耦了发布消息的客户（发布者）与订阅消息的客户（订阅者）之间的关系，这意味着发布者和订阅者之间并不需要直接建立联系。打个比方，你打电话给朋友，一直要等到朋友接电话了才能够开始交流，是一个典型的同步请求/回答的场景；而给一个好友邮件列表发电子邮件就不一样，你发好电子邮件该干嘛干嘛，好友们到有空了去查看邮件就是了，是一个典型的异步发布/订阅的场景。

熟悉编程的同学一定非常熟悉这种设计模式了，因为它带来了这些好处：

发布者与订阅者不必了解彼此，只要认识同一个消息代理即可。
发布者和订阅者不需要交互，发布者无需等待订阅者确认而导致锁定。
发布者和订阅者不需要同时在线，可以自由选择时间来消费消息。
主题
MQTT是通过主题对消息进行分类的，本质上就是一个UTF-8的字符串，不过可以通过反斜杠表示多个层级关系。主题并不需要创建，直接使用就是了。
主题还可以通过通配符进行过滤。其中，+可以过滤一个层级，而#只能出现在主题最后表示过滤任意级别的层级。

举个例子：

building-b/floor-5：代表B楼5层的设备。
+/floor-5：代表任何一个楼的5层的设备。
building-b/#：代表B楼所有的设备。
注意，MQTT允许使用通配符订阅主题，但是并不允许使用通配符广播。

服务质量
为了满足不同的场景，MQTT支持三种不同级别的服务质量（Quality of Service，QoS）为不同场景提供消息可靠性：

级别0：尽力而为。消息发送者会想尽办法发送消息，但是遇到意外并不会重试。
级别1：至少一次。消息接收者如果没有知会或者知会本身丢失，消息发送者会再次发送以保证消息接收者至少会收到一次，当然可能造成重复消息。
级别2：恰好一次。保证这种语义肯定会减少并发或者增加延时，不过丢失或者重复消息是不可接受的时候，级别2是最合适的。
服务质量是个老话题了。级别2所提供的不重不丢很多情况下是最理想的，不过往返多次的确认一定对并发和延迟带来影响。级别1提供的至少一次语义在日志处理这种场景下是完全OK的，所以像Kafka这类的系统利用这一特点减少确认从而大大提高了并发。级别0适合鸡肋数据场景，食之无味弃之可惜，就这么着吧。

消息类型
MQTT拥有14种不同的消息类型：

CONNECT：客户端连接到MQTT代理
CONNACK：连接确认
PUBLISH：新发布消息
PUBACK：新发布消息确认，是QoS 1给PUBLISH消息的回复
PUBREC：QoS 2消息流的第一部分，表示消息发布已记录
PUBREL：QoS 2消息流的第二部分，表示消息发布已释放
PUBCOMP：QoS 2消息流的第三部分，表示消息发布完成
SUBSCRIBE：客户端订阅某个主题
SUBACK：对于SUBSCRIBE消息的确认
UNSUBSCRIBE：客户端终止订阅的消息
UNSUBACK：对于UNSUBSCRIBE消息的确认
PINGREQ：心跳
PINGRESP：确认心跳
DISCONNECT：客户端终止连接前优雅地通知MQTT代理
后面我们会给出具体的例子。

MQTT代理
市面上有相当多的高质量MQTT代理，其中mosquitto是一个开源的轻量级的C实现，完全兼容了MQTT 3.1和MQTT 3.1.1。下面我们就以mosquitto为例演示一下MQTT的使用。环境是百度开放云的云服务器以及Ubuntu 14.04.1 LTS，简单起见MQTT代理和客户端都安装在同一台云服务器上了。

首先SSH到云服务器，安装mosquitto以及搭配的客户端：
apt-get install mosquitto
apt-get install mosquitto-clients

现在在云端模拟云服务，订阅某办公楼5层的温度作为主题：

mosquitto_sub -d -t 'floor-5/temperature'
Received CONNACK
Received SUBACK
Subscribed (mid: 1): 0
然后另外打开一个SSH连接，模拟温度计发送温度消息：

mosquitto_pub -d -t 'floor-5/temperature' -m '15'
Received CONNACK
Sending PUBLISH (d0, q0, r0, m1, 'floor-5/temperature', ... (2 bytes))
此时回到第一个SSH客户端可以看到信息已经接收到了，之后便是心跳消息：

Received PUBLISH (d0, q0, r0, m0, 'floor-5/temperature', ... (2 bytes))
15
Sending PINGREQ
Received PINGRESP
需要注意的是mosquitto客户端默认使用QoS 0，下面我们使用QoS 2订阅这个主题：

mosquitto_sub -d -q 2 -t 'floor-5/temperature'
Received CONNACK
Received SUBACK
Subscribed (mid: 1): 2
切换到另外SSH连接然后在这个主题里面发送温度消息：

mosquitto_pub -d -q 2 -t 'floor-5/temperature' -m '15'
Received CONNACK
Sending PUBLISH (d0, q2, r0, m1, 'floor-5/temperature', ... (2 bytes))
Received PUBREC (Mid: 1)
Sending PUBREL (Mid: 1)
Received PUBCOMP (Mid: 1)
此时回到第一个SSH客户端可以看到信息已经接收到了，以及相应的多次握手消息：

Received PUBLISH (d0, q2, r0, m1, 'floor-5/temperature', ... (2 bytes))
Sending PUBREC (Mid: 1)
Received PUBREL (Mid: 1)
15
Sending PUBCOMP (Mid: 1)
至此我们初步了解了MQTT的基本知识，祝大家在物联网的世界里面玩得开心！

WebSockets实现与HTTP网页交互

MQTT是基于TCP协议实现，基于HTTP的网页应用便无法与之交互了。为了解决这个问题，许多MQTT代理加上了对WebSockets的支持，可以方便地实现如下场景：

  • 显示设备的实时信息
  • 接收报警等推送信息
  • 查看设备的历史消息

目前Ubuntu 14.04.1 LTS自带的Mosquitto版本比较低，所以我们将使用PPA上的新版本：

apt-add-repository ppa:mosquitto-dev/mosquitto-ppa
apt-get update
apt-get install mosquitto
apt-get install mosquitto-clients

以下实验是基于已经支持WebSockets的1.4.5版本的Mosquitto。打开WebSockets很简单，只需要在/etc/mosquitto/mosquitto.conf中添加：

listener 8001
protocol websockets
指定以上配置文件重启Mosquitto服务之后，便可以通过任意MQTT over WebSockets的界面，比如HiveMQ WebSockets Client Showcase或者MQTT Client Sample来把玩了：

image.png

浏览器其实是以WebSockets协议与MQTT代理交互的，不但可以完成mosquitto_pub和mosquitto_sub的功能，还可以结合HTML5的特性完成很多有意思的场景。下面我们就来实现温度感知器的图形界面。

下面是网页应用的源代码，其中用到了Paho JavaScript Client实现了MQTT over WebSockets：
浏览器其实是以WebSockets协议与MQTT代理交互的，不但可以完成mosquitto_pub和mosquitto_sub的功能，还可以结合HTML5的特性完成很多有意思的场景。下面我们就来实现温度感知器的图形界面。

下面是网页应用的源代码，其中用到了Paho JavaScript Client实现了MQTT over WebSockets：

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <title>Start Page</title>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
    <script src="mqttws31.js"></script>
  </head>
  <body>
    <label>当前温度</label>
    <meter max="100" low="60" high="80" value="30" id="meter"></meter>
 
    <script>
      var client = new Paho.MQTT.Client("host", 8001, "clientId");
 
      client.onMessageArrived = function (msg) {
        document.querySelector("#meter").value = msg.payloadString;
      };
 
      client.connect({
        onSuccess: function () {
          client.subscribe("floor-5/temperature");
        }
      });
    </script>
  </body>
</html>

代码非常直观，在连接到MQTT代理之后便订阅五楼温度的主题。当后台感知器发送温度信息后，比如用MQTT快速入门中提到的命令模拟：

mosquitto_pub -d -q 2 -t 'floor-5/temperature' -m '95'


image.png

MQTT安全篇

物联网的核心是连接万物，通过交换并分析数据使得生活更舒适与便捷。不过，敏感数据泄露或者设备被非法控制可不是闹着玩的。比如前段时间国内某著名家电企业的智能洗衣机，使用了某著名电商基于XMPP协议的物联网平台，不费吹灰之力便被黑客攻破并远程遥控，给智能家居的发展带来了一些阴影。究其本质，并不是物联网技术本身有缺陷，而是在物联网系统的设计中最基本的安全设计被工程师轻视了，才导致整个系统的崩塌。
在这里我们将介绍为何以及如何运用MQTT提供的安全特性来保证物联网项目的顺利实施。
安全对于几乎所有的项目都是一个挑战，对于物联网项目更是如此：

  • 设备安全性与设备可用性之间往往是零和博弈。
  • 加密算法需要更多的计算能力，而物联网设备的性能往往非常有限。
  • 物联网的网络条件常常要比家庭或者办公室的网络条件差许多。

对于以上挑战，MQTT提供了多个层次的安全特性：

  1. 网络层：有条件可以通过拉专线或者使用VPN来连接设备与MQTT代理，以提高网络传输的安全性。
  2. 传输层：传输层使用TLS加密是确保安全的一个好手段，可以防止中间人攻击（Man-In-The-Middle Attack）。客户端证书不但可以作为设备的身份凭证，还可以用来验证设备。
  3. 应用层：MQTT还提供客户标识（Client Identifier）以及用户名密码，在应用层验证设备。

虽然MQTT提供了多重安全设计，不过世界上并没有银弹能够保障数据的绝对安全，所以应该在设计的时候就把安全放在设计目标之中并拥有相当的优先级，否则上文提到的智能洗衣机就是一个活生生的教训。

网络层可以使用专线或者VPN超出了本文的范围，下面我们结合Mosquitto仔细了解一下传输层和应用层的MQTT安全特性。

加密

MQTT是基于TCP的，默认情况通讯并不加密。如果你需要传输敏感信息或者对设备进行反控，使用TLS几乎是必须的。打个比方，如果你在咖啡店用免费Wi-Fi上网，登录互联网金融的网站不支持HTTPS传输，那么你的账号信息多半已经在咖啡店的Wi-Fi日志里面躺着了……

TLS是非常成熟的安全协议，在握手的时候便可以创建安全连接，使得黑客无法窃听或者篡改内容了。使用TLS的时候有以下注意点：

  • 尽可能使用高版本的TLS。
  • 验证X509证书链防止中间人攻击。
  • 尽量使用有CA发布的证书。

当然，TLS会增加连接时开销，对低运算能力的设备而言是额外的负担，不过如果设备是长连接的话就会避免反复连接的开销。
Mosquitto原生支持了TLS加密，生成证书后再配置一下MQTT代理即可。

首先我们需要生成证书权威（Certificate Authority，CA）的认证和密钥，生成过程中Common Name一定要填写Fully Qualified Domain Name（测试起见用IP地址也凑合）：

openssl req -new -x509 -days 365 -extensions v3_ca -keyout ca.key -out ca.crt

接下来生成MQTT代理使用的密钥：

openssl genrsa -des3 -out server.key 2048

并去除密码：

openssl genrsa -out server.key 2048

然后为MQTT代理准备一个认证注册请求（Certificate Signing Request，CSR），这里的Common Name也要写对：

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

最后通过CA签署这个CSR生成MQTT代理证书：

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

现在配置/etc/mosquitto/mosquitto.conf，确保8883端口的设置如下：

listener 8883
cafile /etc/mosquitto/tls/ca.crt
certfile /etc/mosquitto/tls/server.crt
keyfile /etc/mosquitto/tls/server.key

重启Mosquitto服务就可以用以下命令订阅和发布消息了，当然所有消息都由TLS加密，可以无忧无虑地传递私密信息啦：

mosquitto_sub -h host -p 8883 -t 'topic' --cafile ca.crt
mosquitto_pub -h host -p 8883 -t 'topic' -m '15' --cafile ca.crt

其中，host需要与前面指定的Common Name一致，否则TLS连接会报错，错误信息也不是很直观……

认证

认证是验证设备身份的过程。拿旅行做比方，在换登机牌的时候需要出示护照以验明正身，即使别人能够假冒你的名字，但是拿不出护照便无法伪造身份。买房的时候，需要通过户口本证明你妈是你妈。

MQTT支持两种层次的认证：

  • 传输层：传输层使用TLS不但可以加密通讯，还可以使用X509证书来认证设备。
  • 应用层：MQTT支持客户标识、用户名密码以及X509证书，在应用层验证设备。

通过传输层和应用层来解释认证并不直观，下面我们直接从客户标识、用户名密码以及X509证书的角度来了解认证。

客户标识

用户可以使用最多65535个字符作为客户标识（Client Identifier），UUID或者MAC地址最为常见。

使用客户标识来认证并不可靠，不过在某些封闭的环境中或许已经足够。

用户名密码

MQTT协议支持通过CONNECT消息的username和password字段发送用户名和密码。

用户名密码的认证使用起来非常方便，不过再强调一下，由于用户名密码是以明文形式传输，在通过互联网时使用TSL加密是必须的。

Mosquitto支持用户名/密码认证方式，只要确保/etc/mosquitto/mosquitto.conf有如下设置：

password_file /etc/mosquitto/passwd
allow_anonymous false

其中passwd文件是用来保存用户名和密码的，可以通过mosquitto_passwd来维护用户名密码。之后便可以通过如下命令订阅和发布消息了：

mosquitto_sub -h host -p 8883 -t 'topic' --cafile ca.crt -u user -P pwd
mosquitto_pub -h host -p 8883 -t 'topic' -m '9' --cafile ca.crt -u user -P pwd

这里端口使用8883是假设已经配置了TLS加密的。
结合TLS加密的用户名密码认证，已经是相对完善的安全体系了。

X509证书

MQTT代理在TLS握手成功之后可以继续发送客户端的X509证书来认证设备，如果设备不合法便可以中断连接。

使用X509认证的好处，是在传输层就可以验证设备的合法性，在发送MQTT CONNECT之前便可以阻隔非法设备的连接，以节省后续不必要的资源浪费。

如果你可以控制设备的创建和设置，X509证书认证或许是个非常好的选择。不过代价也是有的：

  1. 需要设计证书创建流程。如果你对设备有着完全的控制，在设备出厂前就能烧录X509证书到设备中，那么这条路是非常合适的。但是，对于移动设备等无法实现烧录证书的场景，用户名/密码认证或许是更好的选择。
  2. 需要管理证书的生命周期，最好通过PKI（Public-Key-Infrastructure）来管理。
  3. 如果证书泄露了，一定要立即使证书失效。一个选择是使用证书黑名单（Certificate Revocation Lists），另一个选择是提供在线证书状态协议（Online Certificate Status Protocol），方便MQTT代理及时了解证书的状态。

MQTT原生支持X509认证，生成客户证书后再配置一下MQTT代理便可。
首先生成设备密钥：

openssl genrsa -des3 -out client.key 2048

然后为准备一个设备认证注册请求：

openssl req -out client.csr -key client.key -new

最后通过CA签署这个CSR生成设备证书：

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

现在配置/etc/mosquitto/mosquitto.conf，确保8883端口的设置如下：

listener 8883
cafile /etc/mosquitto/tls/ca.crt
certfile /etc/mosquitto/tls/server.crt
keyfile /etc/mosquitto/tls/server.key
require_certificate true

重启Mosquitto服务就可以用以下命令订阅和发布消息了，当然所有消息都由TLS加密，可以无忧无虑地传递私密信息啦：

mosquitto_sub -h host -p 8883 -t 'topic' --cafile ca.crt --cert client.crt --key client.key
mosquitto_pub -h host -p 8883 -t 'topic' -m '95' --cafile ca.crt --cert clien

可以看到，X509同时提供了完善的加密和验证，只是证书的生命周期管理的代价要比用户名密码高一些。

授权

授权是对资源的访问权限。继续拿机场做例子，在使用护照认证了用户之后，系统会根据预定决定用户可以上特定时间和班次的飞机，这就是授权。

对MQTT而言意味着对主题的订阅和发布权限。Mosquitto内置了基本的授权，那就是基于Access Control List的授权。

由于ACL是基于特定用户的，所以需要使用用户名密码认证方式。然后，在/etc/mosquitto/mosquitto.conf中指定ACL文件：

acl_file /etc/mosquitto/acl

在这个ACL文件便可以指定用户的读写权限，比如下面便可以授权用户tom读写指定主题的权限：

user tom
topic readwrite company/building/floor/#

Mosquitto只提供了基本的基于ACL的授权，更高级的基于RBAC的授权可能需要通过插件的形式自行开发了。

MQTT实战篇

前几篇文章我们介绍了MQTT协议本身，虽然非常适合物联网项目，但是在项目实施的时候有诸多不便：mosquitto等开源产品可扩展性不佳、需要自己签发X509证书、认证与授权不灵活、MQTT服务需要自己运维等。所以，在实施物联网服务的时候，应该采用云端的托管服务，以便聚焦物联网业务，而不是为了基础架构和运维烦恼。

这次我们将通过百度开放云物联网服务IoT来体验一下云端的MQTT托管服务是一个什么样的体验。
背景
百度开放云物联网（IoT）服务是一个全托管的云服务，帮助建立设备与云端之间安全可靠的双向连接，以支撑各种类型的物联网项目，而无需考虑服务的运维。

使用物联网服务提供如下好处：
从设备到云端以及从云端到设备可靠地进行大规模消息传输。
对设备认证与权限管理，并保证数据安全传输。
支持多种语言开发，兼容主流硬件设备。
与大数据服务无缝对接，以数据分析驱动业务进步。
为了更好地支持设备与云端之间的互联互通，百度开放云物联网服务原生支持MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）协议。MQTT是基于二进制消息的发布/订阅编程模式的消息协议，最早由IBM提出的，如今已经成为OASIS规范。与HTTP、CoAP、XMPP等协议相比，MQTT协议有以下的优势：

MQTT基于TCP，在反控设备的时候比CoAP等基于UDP的协议更可靠，比如使用3G通讯的时候需要专门实现CoAP over TCP，否则反控很不稳定。
MQTT异步Pub/Sub实现，好比发个短信，无需等待对方确认便可以继续，而不像HTTP、CoAP那样必须等待对方应答才能返回的同步模式。
MQTT为物联网提供了许多体贴的设计，比如QoS，比如“遗言”等设计。
MQTT是二进制格式，比XMPP更轻量级。
总之，通过支持轻量级可扩展的MQTT，百度开放云物联网服务非常适合需要低功耗和网络带宽有限的物联网场景，国外的公有云供应商如AWS、Azure、Bluemix等都以各种形式加入了对MQTT的支持。

使用物联网服务的参考架构如下：


image.png

为了保障安全，开放云物联网服务的MQTT通讯都是通过SSL加密的，确保消息不会被监听与篡改。

要使用百度物联网服务，请到这里申请测试。目前提供的是基于命令行的用户体验，可以参考入门指南配置Python环境并下载命令行工具。

运维体验

百度物联网服务分为运维人员体验和开发人员体验两部分。首先让我们来看运维人员体验。

首先需要创建IoT实例，以容纳多个设备、身份、策略等资源：
bce.py iot create-endpoint --endpoint-name "smart-project"
在实例下面可以创建一或多个设备：
bce.py iot create-thing --endpoint-name "smart-project" --thing-name "sensor-100"

成功创建设备后，系统返回username，是用来作为标识符与MQTT服务交互的。

下面进行权限管理，保证设备能够对特定的主题订阅发布消息。

首先需要创建一个或多个身份（Principal）来代表物联网服务中的认证主体。对于物联网服务，权限绑定在身份而不是设备上的，这样用户可以为每个设备创建不同的身份，或者设备共享一个身份，非常灵活：

bce.py iot create-principal --endpoint-name "smart-project" --principal-name "sensor-principle"

身份创建成功后，服务返回password。这里需要说明一下，这边的password其实是个密钥，只要能提供这个密钥，系统便会赋予相应的身份。换句话说，上面创建的sensor-100可以提供这个密钥以获得sensor-principle身份，sensor-200如果能够提供同样的密钥，系统也会把它辨识成同样的身份，拥有身份上面所对应的一切权限。

用以下命令把这个身份绑定在设备上：

bce.py iot attach-thing-principal --endpoint-name "smart-project" --thing-name "sensor-100" --principal-name "sensor-principle"

下面创建策略（Policy），以控制对消息主题的订阅发布等操作权限。比如，用于订阅和发布某公司B楼第5层的温度的主题，实现方式如下：

bce.py iot create-policy --endpoint-name "smart-project" --policy-name "b-5-temperature-policy" --topic="building-b/floor-5/temperature" --operation=PUBLISH --operation=SUBSCRIBE

创建策略成功后，便可以绑定到身份上，拥有这个身份的设备sensor-100便继承了对主题的订阅发布权限：

bce.py iot attach-principal-policy --endpoint-name "smart-project" --policy-name "b-5-temperature-policy" --principal-name "sensor-principle"

运维人员体验至此结束，物联网服务已经包含了一个设置好了访问权限的设备。

开发体验

下面我们看一下开发人员体验。

本质上开发人员只需要按照MQTT协议编程即可，具体的规范请参考http://mqtt.org/。实际上，由于MQTT是物联网的标准协议，有着丰富的客户端支持，比如Eclipse基金会提供的Paho支持Windows/Unix/Mac/Android/RTOS上C/C++/Java/Python/JavaScript/.Net语言的开发。

这里我们就以NetBeans开发环境编写Java应用为例。新建一个Java应用程序类型的Maven项目，右击“依赖关系”选择添加依赖关系，查询org.eclipse.paho，并加入对org.eclipse.paho.client.mqttv3的依赖，并在main函数中加入以下代码：

String endpoint = "smart-project";
String username = "smart-project/sensor-100";
String password = "Dm3yyvOHb7zt/uRWadfasdfMc+uDbf4j960=";
String topic = "building-b/floor-5/temperature";
 
// 创建SSL连接
TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509");
tmf.init((KeyStore)null);
TrustManager[] trustManagers = tmf.getTrustManagers();
 
SSLContext ctx = SSLContext.getInstance("TLS");
ctx.init(null, trustManagers, null);
 
// 配置MQTT连接
MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
options.setCleanSession(true);
options.setUserName(username);
options.setPassword(password.toCharArray());
options.setSocketFactory(ctx.getSocketFactory());
 
// 创建MQTT连接
MqttClient client = new MqttClient(endpoint, "java-client");
client.connect(options);
 
// 发送消息
MqttMessage message = new MqttMessage();
message.setPayload("15".getBytes());
client.publish(topic, message);
client.disconnect();

把以上代码植入智能设备，便可以轻松安全地向云端发送消息了。从云端向智能设备发送控制命令也很直观，这里就不再赘述了。

可以看见，采用云端的托管物联网服务，把基础架构与运维交给云服务供应商，使得物联网项目实施高效便捷了许多。百度开放云物联网服务为物联网而生，不但提供了全托管的MQTT服务，在安全性与可扩展性方面也做下足了功夫，诚意十足。

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  • 人面猴
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  • 死咒
    序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
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    文/不坏的土叔 我叫张陵，是天一观的道长。 经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？ 我笑而不...
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    正文 为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
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    文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着，像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上，一...
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  • 城市分裂传说
    那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。 笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播，决...
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    文/苍兰香墨 我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
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    序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
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  • 护林员之死
    正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
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  • 白月光启示录
    正文 我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
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  • 活死人
    序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
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  • 日本核电站爆炸内幕
    正文 年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
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  • 男人毒药：我在死后第九天来索命
    文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
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  • 一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
    文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
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  • 情欲美人皮
    我被黑心中介骗来泰国打工， 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。 一个月前我还...
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  • 代替公主和亲
    正文 我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
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