java连接mqtt(tcp、ssl单双向)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了java连接mqtt(tcp、ssl单双向)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

  1. mqtt服务器的选择与安装
    emqx拥有界面,可视化比较好,但是windows下安装有问题,后面采用虚拟机安装没问题
    mosquitto:windows下安装简单,使用也简单,但是功能比较单一,只能通过命令操作,无界面
    2.mosquitto的安装:
    windows下搭建mqtt服务器
    3.java相关坐标
		<!--mqtt连接相关-->
		<dependency>
			<groupId>org.eclipse.paho</groupId>
			<artifactId>org.eclipse.paho.client.mqttv3</artifactId>
			<version>1.2.5</version>
		</dependency>
		<!--ssl相关,如果不使用ssl连接可以不引入 -->
		<dependency>
			<groupId>org.bouncycastle</groupId>
			<artifactId>bcpkix-jdk15on</artifactId>
			<version>1.70</version>
		</dependency>

4.创建客户端:发布客户端、订阅客户端


import com.hanqian.common.queue.MessageEvent;
import com.hanqian.common.queue.MessageQueue;
import com.hanqian.util.StringUtil;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.*;
import org.eclipse.paho.client.mqttv3.persist.MemoryPersistence;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnProperty;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

import javax.net.SocketFactory;
import javax.net.ssl.SSLContext;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import javax.net.ssl.TrustManager;
import javax.net.ssl.X509TrustManager;
import java.security.cert.CertificateException;
import java.security.cert.X509Certificate;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


/**
 * MQTT 订阅客户端
 * 本地mqtt服务器使用 mosquitto 测试命令
 * 启动:mosquitto -c mosquitto.conf -v
 * 订阅:mosquitto_sub.exe -h 127.0.0.1 -p 7777 -v -t sensor
 * 发布:mosquitto_pub.exe -h 127.0.0.1 -p 7777 -t topic_hq -m "消息测试2323"
 */
@Configuration
@Slf4j
@ConditionalOnProperty(value = "mqtt.mqttIsLoad",havingValue="true")
public class MqttSubscribeClient {
    /**
     * MQtt服务器地址
     */
    @Value("${mqtt.host}")
    private String host;
    /**
     * 订阅主题
     */
    @Value("${mqtt.topic}")
    private String[] topic;
    /**
     * 连接mqtt服务器时使用的id,一般唯一。
     * 不特殊指定可使用 MqttClient.generateClientId();
     */
    @Value("${mqtt.clientId}")
    private String clientId;
    /**
     * 设置是否清空session, 需要与qos配合
     * 设置为false表示服务器会保留客户端的连接记录,设置为true表示每次连接到服务器都以新的身份连接
     */
    @Value("${mqtt.isCleanSession}")
    private boolean isCleanSession;
    /**
     * 消息质量Qos:有0、1、2三个级别,默认用0,
     * QoS0:至多一次;Sender 发送的一条消息,Receiver 最多能收到一次,如果发送失败,也就算了。
     * QoS1:至少一次;Sender 发送的一条消息,Receiver 至少能收到一次,如果发送失败,会继续重试,
     *       直到 Receiver 收到消息为止,但Receiver 有可能会收到重复的消息
     * QoS2:确保只有一次。Sender 尽力向 Receiver 发送消息,如果发送失败,会继续重试,
     *       直到 Receiver 收到消息为止,同时保证 Receiver 不会因为消息重传而收到重复的消息。
     * QoS=1通讯时的注意事项
     *       接收端连接服务端时cleanSession设置为false
     *       接收端订阅主题时QoS=1
     *       发布端发布消息时QoS=1
     *
     * QoS=2通讯时的注意事项
     *      接收端连接服务端时cleanSession设置为false
     *      接收端订阅主题时QoS=2
     *      发布端发布消息时QoS=2
     */
    @Value("${mqtt.qos}")
    private int[] qos;
    /**
     * 超时时间 单位为秒
     */
    @Value("${mqtt.connectionTimeout}")
    private int connectionTimeout;
    /**
     * 设置会话心跳时间 单位为秒 服务器会每隔1.5*20秒的时间向客户端发送个消息判断客户端是否在线,但这个方法并没有重连的机制
     */
    @Value("${mqtt.keepAliveInterval}")
    private int keepAliveInterval;
    /**
     * 是否设置遗嘱,只能设置一个主题且topic不可以带通配符
     */
    @Value("${mqtt.isWill}")
    private boolean isWill;
    @Value("${mqtt.userName}")
    private String userName;
    @Value("${mqtt.passWord}")
    private String passWord;
    @Value("${mqtt.ssl.cacert}")
    private String cacert;
    @Value("${mqtt.ssl.clientCert}")
    private String clientCert;
    @Value("${mqtt.ssl.clientKey}")
    private String clientKey;
    @Value("${mqtt.ssl.sslPassWord}")
    private String sslPassWord;
    @Value("${mqtt.ssl.isTwoWay}")
    private boolean isTwoWay;



    private MqttConnectOptions options;
    private MqttClient client;
    @Autowired
    private MessageQueue messageQueue;


    @Bean
    public MqttClient start(){
        try {
            // host为主机名,clientid即连接MQTT的客户端ID,一般以唯一标识符表示,MemoryPersistence设置clientid的保存形式,默认为以内存保存
            client = new MqttClient(host, clientId, new MemoryPersistence());
            // MQTT的连接设置
            options = new MqttConnectOptions();
            // 自动重连,10分钟内 or connectionLost 方法
            //options.setAutomaticReconnect(true);
            //options.setMaxReconnectDelay(600000);
            options.setCleanSession(isCleanSession);
            if (StringUtil.isNotEmpty(userName)){
                options.setUserName(userName);
            }
            if ( StringUtil.isNotEmpty(passWord)){
                options.setPassword(passWord.toCharArray());
            }
            options.setConnectionTimeout(connectionTimeout);
            options.setKeepAliveInterval(keepAliveInterval);

            if (host.indexOf("ssl")>=0){
                if (!isTwoWay){
                    // 单向ssl,这里的 TrustManager 是自己实现的,没有去校验服务端的证书
                    options.setHttpsHostnameVerificationEnabled(false);
                    TrustManager[] trustAllCerts = new TrustManager[1];
                    TrustManager tm = new MyTM();
                    trustAllCerts[0] = tm;
                    SSLContext sc = SSLContext.getInstance("SSL");
                    sc.init(null, trustAllCerts, null);
                    SocketFactory factory = sc.getSocketFactory();
                    options.setSocketFactory(factory);

                    //SSLSocketFactory socketFactory = SSLUtils.getSingleSocketFactory(cacert);
                    //options.setSocketFactory(socketFactory);
                }else {
                     双向
                    SSLSocketFactory socketFactory = SSLUtils.getSocketFactory(cacert, clientCert, clientKey,
                            sslPassWord);
                    options.setSocketFactory(socketFactory);
                }
            }
            // 设置回调
            client.setCallback(new MQTTCallback());
            if (isWill){
                for (String s : topic) {
                    MqttTopic mqttTopic = client.getTopic(s);
                    String message = "我要关闭拉,客户端:"+clientId + "主题是:"+s;
                    options.setWill(mqttTopic, message.getBytes(), 2, true);
                }
            }
            client.connect(options);
            return client;
        }catch (Exception e){
            log.error("[MQTT]订阅客户端连接出错:{}",e);
            return null;
        }
    }

    class MQTTCallback implements MqttCallback, MqttCallbackExtended {
        /**
         * 连接成功后调用
         */
        @Override
        public void connectComplete(boolean b, String host) {
            try {
                //订阅消息: 单个 or 多个(topic与qos个数需一致,否则报错:已在进行连接)
                client.subscribe(topic, qos);
            } catch (MqttException e) {
                log.error("[MQtt]订阅主题失败:{}",e);
            }
            log.info("[MQTT]连接完成:{},地址:{}",b,host);
        }
        /**
         * 连接断开(也可在此配置重连)
         */
        public void connectionLost(Throwable cause) {
            log.error("[MQTT]:连接断开:{}", cause.getMessage());
            // 需要先成功连接一次,断开连接才能进入此方法
            while (!client.isConnected()) {
                try {
                    client.reconnect();
                    if (client.isConnected()){
                        log.info("[MQTT]重新连接成功");
                        break;
                    }
                    log.info("[MQTT]重新连接失败,服务器未开启");
                } catch (MqttException e) {
                    log.error("[MQTT]重连失败,错误信息:{}", e);
                }
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.error("[MQTT]重连失败每隔五秒尝试:{}", e);
                }
            }
        }

        /**
         * 订阅接收消息
         */
        public void messageArrived(String topic, MqttMessage message) throws Exception {
            log.info("[MQTT]:订阅主题:{},接受消息Qos:{},接受消息内容:{}",topic,message.getQos(),new String(message.getPayload()));
            MessageEvent event = new MessageEvent();
            Map map = new HashMap<>();
            map.put("topic",topic);
            map.put("message",new String(message.getPayload()));
            event.setParam(map);
            event.addHandlerType(MessageEvent.HandlerType.MESSAGE);
            event.setBeanName("mqttReceiveMessage");
            messageQueue.add(event);
        }

        /**
         * 消息传递成功
         * @param token
         */
        public void deliveryComplete(IMqttDeliveryToken token) {
            log.info("[MQTT]:deliveryComplete:{}",token.isComplete());
        }
    }

    /**
     * MyTM 是自己实现的认证管理类,里面并有校验服务端的证书就返回true,永久成功!
     */
    static class MyTM implements TrustManager, X509TrustManager {
        @Override
        public X509Certificate[] getAcceptedIssuers() {
            return null;
        }

        public boolean isServerTrusted(X509Certificate[] certs) {
            return true;
        }

        public boolean isClientTrusted(X509Certificate[] certs) {
            return true;
        }

        @Override
        public void checkServerTrusted(X509Certificate[] certs, String authType)
                throws CertificateException {
            return;
        }

        @Override
        public void checkClientTrusted(X509Certificate[] certs, String authType)
                throws CertificateException {
            return;
        }
    }

    /**
     * 发送消息
     */
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        MqttClient client = new MqttClient("ssl://127.0.0.1:7777", "xdcfsdfsfsdfsdfs", new MemoryPersistence());
        MqttConnectOptions options = new MqttConnectOptions();
        options.setCleanSession(false);
        options.setUserName("admin");
        options.setPassword("admin".toCharArray());
        options.setConnectionTimeout(10);
        options.setKeepAliveInterval(20);
        // 单向ssl,这里的 TrustManager 是自己实现的,没有去校验服务端的证书
        //options.setHttpsHostnameVerificationEnabled(false);
        //TrustManager[] trustAllCerts = new TrustManager[1];
        //TrustManager tm = new MyTM();
        //trustAllCerts[0] = tm;
        //SSLContext sc = SSLContext.getInstance("SSL");
        //sc.init(null, trustAllCerts, null);
        //SocketFactory factory = sc.getSocketFactory();
        //options.setSocketFactory(factory);

        SSLSocketFactory socketFactory = SSLUtils.getSocketFactory("D:\\yyb_ssl\\new\\ca.crt",
                "D:\\yyb_ssl\\new\\client.crt", "D:\\yyb_ssl\\new\\client.key",
                "123456");
        options.setSocketFactory(socketFactory);
        try {
            client.setCallback(null);
            client.connect(options);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        MqttMessage message = new MqttMessage();
        message = new MqttMessage();
        message.setQos(1);
        message.setRetained(true);
        message.setPayload("hello,你好222阿".getBytes());
        //MqttTopic topic11 = client.getTopic("topic_hq");
        //MqttDeliveryToken token = topic11.publish(message);
        //token.waitForCompletion();
        client.publish("topic_hq2",message);
    }
}

5.SSLUtils

import org.bouncycastle.asn1.pkcs.PrivateKeyInfo;
import org.bouncycastle.asn1.x509.SubjectPublicKeyInfo;
import org.bouncycastle.jce.provider.BouncyCastleProvider;
import org.bouncycastle.openssl.PEMKeyPair;
import org.bouncycastle.openssl.PEMParser;
import org.bouncycastle.openssl.jcajce.JcaPEMKeyConverter;

import javax.net.ssl.KeyManagerFactory;
import javax.net.ssl.SSLContext;
import javax.net.ssl.SSLSocketFactory;
import javax.net.ssl.TrustManagerFactory;
import java.io.BufferedInputStream;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileReader;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyStore;
import java.security.Security;
import java.security.cert.CertificateFactory;
import java.security.cert.X509Certificate;

public class SSLUtils {

    public static SSLSocketFactory getSingleSocketFactory(String caCrtFile) throws Exception {

        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());
        X509Certificate caCert = null;

        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new ByteArrayInputStream(Files.readAllBytes(Paths.get(caCrtFile))));
        //BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(caCrtFileInputStream);
        CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");

        while (bis.available() > 0) {
            caCert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(bis);
        }
        KeyStore caKs = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
        caKs.load(null, null);
        caKs.setCertificateEntry("cert-certificate", caCert);
        TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance(TrustManagerFactory.getDefaultAlgorithm());
        tmf.init(caKs);
        SSLContext sslContext = SSLContext.getInstance("TLSv1.2");
        sslContext.init(null, tmf.getTrustManagers(), null);
        return sslContext.getSocketFactory();
    }


    public static SSLSocketFactory getSocketFactory(final String caCrtFile,
                                                    final String crtFile, final String keyFile, final String password)
            throws Exception {
        Security.addProvider(new BouncyCastleProvider());

        // load CA certificate
        X509Certificate caCert = null;

        FileInputStream fis = new FileInputStream(caCrtFile);
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        CertificateFactory cf = CertificateFactory.getInstance("X.509");

        while (bis.available() > 0) {
            caCert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(bis);
        }

        // load client certificate
        bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream(crtFile));
        X509Certificate cert = null;
        while (bis.available() > 0) {
            cert = (X509Certificate) cf.generateCertificate(bis);
        }

        // load client private key
        PEMParser pemParser = new PEMParser(new FileReader(keyFile));
        Object object = pemParser.readObject();
        JcaPEMKeyConverter converter = new JcaPEMKeyConverter().setProvider("BC");

        PEMParser pemParser2 = new PEMParser(new FileReader("D:\\yyb_ssl\\client\\client.pem"));
        Object object2 = pemParser2.readObject();

        PEMKeyPair pemKeyPair  = new PEMKeyPair((SubjectPublicKeyInfo) object2, (PrivateKeyInfo) object);
        KeyPair key = converter.getKeyPair(pemKeyPair);
        pemParser.close();

        // CA certificate is used to authenticate server
        KeyStore caKs = KeyStore.getInstance(KeyStore.getDefaultType());
        caKs.load(null, null);
        caKs.setCertificateEntry("ca-certificate", caCert);
        TrustManagerFactory tmf = TrustManagerFactory.getInstance("X509");
        tmf.init(caKs);

        // client key and certificates are sent to server, so it can authenticate
        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());

        // finally, create SSL socket factory
        SSLContext context = SSLContext.getInstance("TLSv1.2");
        context.init(kmf.getKeyManagers(), tmf.getTrustManagers(), null);

        return context.getSocketFactory();
    }
    
}

6.配置文件相关配置

#MQTT相关配置
mqtt:
  host: ssl://127.0.0.1:7777
  #需要与qos个数一致
  topic: topic_hq,topic_hq2
  Qos: 0,0
  isCleanSession: false
  clientId: client_test
  connectionTimeout: 10
  keepAliveInterval: 20
  isWill: true
  userName: admin
  passWord: public
  #配置是否加载
  mqttIsLoad: true
  ssl:
    isTwoWay: true
    cacert: D:\yyb_ssl\new\ca.crt
    clientCert: D:\yyb_ssl\new\client.crt
    clientKey: D:\yyb_ssl\new\client.key
    sslPassWord: 

7.ssl证书的生成:必须具备主题备用名称(Subject Alternative Name)文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-861901.html

1.生成CA证书
	1.1创建CA证书私钥
		openssl genrsa -out ca.key 2048
	1.2.请求证书 证数各参数含义如下
		C—–国家(Country Name)
		ST—-省份(State or Province Name)
		L—-城市(Locality Name)
		O—-公司(Organization Name)
		OU—-部门(Organizational Unit Name)
		CN—-产品名(Common Name)
		emailAddress—-邮箱(Email Address)
		openssl req -new -sha256 -key ca.key -out ca.csr -subj "/C=CN/ST=SZ/L=SZ/O=C.X.L/OU=C.X.L/CN=CA/emailAddress=123456@test.com"
	1.3.自签署证书
		openssl x509 -req -days 36500 -sha256 -extensions v3_ca -signkey ca.key -in ca.csr -out ca.crt
2.生成服务端证书
	2.1.创建服务器私钥
		openssl genrsa -out server.key 2048
	2.2新建 openssl.cnf 文件,
	req_distinguished_name :根据情况进行修改,
	alt_names:BROKER_ADDRESS 修改为 EMQ X 服务器实际的 IP 或 DNS 地址,例如:IP.1 = 127.0.0.1,或 DNS.1 = broker.xxx.com
	注意:IP 和 DNS 二者保留其一即可,如果已购买域名,只需保留 DNS 并修改为你所使用的域名地址。
		[req]
		default_bits       = 2048
		distinguished_name = req_distinguished_name
		req_extensions     = req_ext
		x509_extensions    = v3_req
		prompt             = no
		
		[req_distinguished_name]
		countryName             = CN
		stateOrProvinceName     = SZ
		organizationName        = C.X.L
		organizationalUnitName  = C.X.L
		commonName          = service
		
		[req_ext]
		subjectAltName = @alt_names
		
		[v3_req]
		subjectAltName = @alt_names
		
		[alt_names]
		IP.1 = 127.0.0.1
		IP.2 = 192.168.5.249

	2.3请求证书
		openssl req -new -sha256 -key server.key -config openssl.cnf -out server.csr
	2.4.使用CA证书签署服务器证书
		openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.crt -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.crt -days 3650 -sha256 -extensions v3_req -extfile openssl.cnf
	2.5.验证服务端证书
		openssl verify -CAfile ca.crt server.crt
	2.6查看服务端证书
		openssl x509 -noout -text -in server.crt
	2.7.Netty需要支持PKCS8格式读取私钥
		openssl pkcs8 -topk8 -nocrypt -in server.key -out pkcs8_key.pem

**注:**错误日志也很明确的打印了:at sun.security.pkcs.PKCS8Key.decode(PKCS8Key.java:351),采用PKCS8无法解析证书。这是因为部分MQTT broker使用的是netty,netty默认使用PKCS8格式对证书进行解析,然而我们使用openssl生成的服务端server.key是PKCS1格式的,所以MQTT broker采用PKCS8无法对证书进行解析。

问题处理:对证书进行格式转行,将PKCS1格式转换成PKCS8即可。
证书格式区别:
PKCS1的文件头格式 —–BEGIN RSA PRIVATE KEY—–
PKCS8的文件头格式 —–BEGIN PRIVATE KEY—–
生成客户端证书
	1.生成客户端私钥
		openssl genrsa -out client.key 2048
	2.请求证书
		openssl req -new -sha256 -key client.key -out client.csr -subj "/C=CN/ST=SZ/L=SZ/O=C.X.L/OU=C.X.L/CN=CLIENT/emailAddress=123456@test.com"
	3.使用CA证书签署客户端证书
		openssl x509 -req -days 36500 -sha256 -extensions v3_req -CA ca.cer -CAkey ca.key -CAserial ca.srl -CAcreateserial -in client.csr -out client.crt
	4.验证服务端证书
		openssl verify -CAfile ca.crt client.crt
	5.查看服务端证书
		openssl x509 -noout -text -in client.crt
证书转换
	CRT转为PEM
	#.key 转换成 .pem:
		openssl rsa -in server.key -out server-key.pem
	#.crt 转换成 .pem:
		openssl x509 -in server.crt -out server.pem -outform PEM
既然PEM与DER只是编码格式上的不同,那么不管是证书还是密钥,都可以随意转换为想要的格式:
	PEM转DER
		openssl x509 -outform der -in server.pem -out server.der
	DER专PEM
		openssl x509 -inform der -in server.der -out server.crt
注:也可以直接生成PEM格式的证书,生成方式和CRT一样
区别:
	// 生成CA证书
		openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -sha256 -days 3650 -out ca.pem
	// 生成服务端证书
		openssl x509 -req -in server.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -out server.pem -days 3650 -sha256 -extensions v3_req -extfile openssl.cnf
	// 生成客户端证书
		openssl x509 -req -days 3650 -in client.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -out client.pem

到了这里,关于java连接mqtt(tcp、ssl单双向)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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