设备动态注册

设备动态注册(一型一密)功能,允许设备在出厂时不预置 DeviceSecret,而是通过 ProductKey + ProductSecret 动态获取 DeviceSecret,简化设备的批量生产和安全接入。

1. 动态注册概述

1.1 认证方式对比

IoT 平台支持两种设备认证方式:

认证方式 说明 适用场景
一机一密 每个设备预置唯一的三元组(ProductKey + DeviceName + DeviceSecret) 安全性要求高,设备数量少
一型一密 同一产品的设备共享 ProductSecret,首次连接时动态获取 DeviceSecret 批量生产,简化出厂配置

一机一密的认证流程参见 《设备接入(概述)》 的「3.1 设备认证(一机一密)」章节。

1.2 动态注册流程

一型一密的完整流程如下:

  1. 产品配置:在管理后台开启产品的「动态注册」功能
  2. 设备出厂:设备内置 ProductKey + ProductSecret(同一产品共享)
  3. 动态注册:设备首次连接时,使用 ProductSecret 签名进行动态注册
  4. 获取密钥:平台验证签名通过后,返回 DeviceSecret 给设备
  5. 正常认证:设备保存 DeviceSecret,后续使用三元组(一机一密)正常连接

重要

动态注册只用于首次获取 DeviceSecret,后续连接必须使用三元组进行一机一密认证!

1.3 开启动态注册

① 在管理后台编辑产品时,开启【动态注册】开关,后续可在产品详情页查看 ProductSecret。

产品动态注册

② 对应 iot_product 表的字段:

字段 类型 说明
register_enabled bit(1) 是否开启动态注册,默认关闭
product_secret varchar(255) 产品密钥,用于动态注册签名验证

2. 直连设备动态注册(DEVICE_REGISTER)

直连设备、网关设备可以通过 thing.auth.register 方法进行动态注册。对应请求 IotDeviceRegisterReqDTO、响应 IotDeviceRegisterRespDTO。

下面分别以 HTTP、MQTT 两种协议的注册方式介绍,最后说明后端实现细节。

2.1 HTTP 动态注册

HTTP 协议通过 POST 请求进行动态注册,由 IotHttpRegisterHandler 处理。

请求路径POST /auth/register/device

请求参数(JSON Body):

字段 类型 说明
productKey String 产品标识
deviceName String 设备名称
sign String 签名,使用 IotProductAuthUtils 的 #buildSign(...) 方法生成

响应示例

{
  "code": 0,
  "msg": "",
  "data": {
    "productKey": "4aymZgOTOOCrDKRT",
    "deviceName": "small",
    "deviceSecret": "abc123def456..."
  }
}

2.2 MQTT 动态注册

MQTT 协议通过特殊的 clientId 后缀实现动态注册,由 IotMqttRegisterHandler 处理。

连接参数

字段 说明
clientId {productKey}.{deviceName}\|authType=register\| 必须包含 \|authType=register\| 后缀
username {deviceName}&{productKey} 标准格式
password HMAC-SHA256 签名 使用 IotProductAuthUtils 的 #buildSign(...) 方法生成

注册成功后,平台通过 /sys/{productKey}/{deviceName}/thing/auth/register_reply 主题返回 DeviceSecret,随后关闭连接(注册是一次性操作,不保持连接)。

为什么 MQTT 动态注册要用特殊 clientId?

MQTT 协议的认证发生在 CONNECT 阶段,没有独立的"注册"报文。因此平台通过 clientId 中的 |authType=register| 后缀来区分这是一次动态注册请求,而非普通的设备认证连接。

2.3 后端实现

由 IotDeviceServiceImpl 的 #registerDevice(...) 方法处理,核心逻辑:校验产品已开启动态注册 → 验证签名 → 校验设备不存在 → 自动创建设备并返回 DeviceSecret。

自动创建设备:如果设备不存在,动态注册会自动创建设备记录,无需预先在平台创建。

DeviceSecret 自动生成:创建设备时,系统自动生成唯一的 DeviceSecret。

防重复注册:如果设备已存在,拒绝重复注册。

3. 子设备动态注册(SUB_DEVICE_REGISTER)

网关子设备的动态注册通过 thing.auth.register.sub 方法实现,由网关设备代理发送。对应请求 IotSubDeviceRegisterReqDTO、响应 IotSubDeviceRegisterRespDTO。

重要区别

子设备动态注册不会创建设备! 设备必须预先在平台创建,动态注册只用于获取 DeviceSecret。

原因:子设备依赖网关代理接入,需要提前在平台创建并配置产品信息。如果允许自动创建,无法确定子设备的产品归属(productId)、无法正确设置 deviceType 为「网关子设备」、也无法管理子设备的物模型等配置。

因此,子设备必须先在管理后台创建(预注册),然后通过动态注册获取 DeviceSecret。这样做的好处是,设备出厂时不需要预先烧录 DeviceSecret。

下面分别以 HTTP、MQTT 两种协议的注册方式介绍。

3.1 HTTP 子设备动态注册

HTTP 协议通过 POST 请求进行子设备动态注册,由 IotHttpRegisterSubHandler 处理。

请求路径POST /auth/register/sub-device/{gatewayProductKey}/{gatewayDeviceName}

路径中的 {gatewayProductKey}{gatewayDeviceName}网关设备的标识。

请求参数(JSON Body):

{
  "params": [
    {
      "productKey": "YzvHxd4r67sT4s2B",
      "deviceName": "sub001"
    }
  ]
}

3.2 MQTT 子设备动态注册

MQTT 主题

上行:/sys/{gatewayProductKey}/{gatewayDeviceName}/thing/auth/register/sub
回复:/sys/{gatewayProductKey}/{gatewayDeviceName}/thing/auth/register/sub_reply

注意:主题中的 {gatewayProductKey}{gatewayDeviceName}网关设备的标识。

请求消息

{
  "method": "thing.auth.register.sub",
  "params": [
    {
      "productKey": "YzvHxd4r67sT4s2B",
      "deviceName": "sub001"
    },
    {
      "productKey": "YzvHxd4r67sT4s2B",
      "deviceName": "sub002"
    }
  ]
}

params 为子设备数组(IotSubDeviceRegisterReqDTO),每个子设备只需提供 productKeydeviceName

② 不需要提供 ProductSecret 签名(因为网关设备已经通过三元组认证,由网关的连接安全性保证)。

响应消息

{
  "code": 0,
  "msg": "success",
  "data": [
    {
      "productKey": "YzvHxd4r67sT4s2B",
      "deviceName": "sub001",
      "deviceSecret": "abc123def456..."
    },
    {
      "productKey": "YzvHxd4r67sT4s2B",
      "deviceName": "sub002",
      "deviceSecret": "def456ghi789..."
    }
  ]
}

3.3 后端实现

由 IotDeviceServiceImpl 的 #handleSubDeviceRegisterMessage(...) 方法(MQTT)和 #registerSubDevices(...) 方法(HTTP)处理,最终都调用 #registerSubDevice0(...) 方法:校验产品为网关子设备类型 → 校验设备已存在 → 校验未绑定到其他网关 → 自动绑定到当前网关 → 返回 DeviceSecret。

3.4 与直连设备动态注册的区别

对比项 DEVICE_REGISTER SUB_DEVICE_REGISTER
消息方法 thing.auth.register thing.auth.register.sub
主题前缀 设备自己的 productKey/deviceName 网关设备的 productKey/deviceName
是否创建设备 会创建设备 不会创建设备,必须预先存在
签名验证 需要 ProductSecret 签名 不需要签名(由网关认证保证)
适用设备类型 直连设备、网关设备 网关子设备

4. 快速测试

可以通过以下集成测试类快速验证,动态注册对应各测试类中的 register 相关方法,具体步骤见各类的注释:

协议 直连设备 网关设备 网关子设备
MQTT IotDirectDeviceMqttProtocolIntegrationTest IotGatewayDeviceMqttProtocolIntegrationTest IotGatewaySubDeviceMqttProtocolIntegrationTest
HTTP IotDirectDeviceHttpProtocolIntegrationTest IotGatewayDeviceHttpProtocolIntegrationTest IotGatewaySubDeviceHttpProtocolIntegrationTest
CoAP IotDirectDeviceCoapProtocolIntegrationTest IotGatewayDeviceCoapProtocolIntegrationTest IotGatewaySubDeviceCoapProtocolIntegrationTest
TCP IotDirectDeviceTcpProtocolIntegrationTest IotGatewayDeviceTcpProtocolIntegrationTest IotGatewaySubDeviceTcpProtocolIntegrationTest
UDP IotDirectDeviceUdpProtocolIntegrationTest IotGatewayDeviceUdpProtocolIntegrationTest IotGatewaySubDeviceUdpProtocolIntegrationTest
WebSocket IotDirectDeviceWebSocketProtocolIntegrationTest IotGatewayDeviceWebSocketProtocolIntegrationTest IotGatewaySubDeviceWebSocketProtocolIntegrationTest