基于MySQL的MQTT连接认证怎么实现
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前言
安全保护几乎对于所有的项目都是一个挑战,对于物联网项目更是如,自普及应用以来物联网业内已经发生过多起安全事故。
作为物联网通信协议事实标准,MQTT 保持着较高的安全性,提供了多层次的安全设计:
传输层:MQTT 基于 TCP/IP 协议,可以在传输层上使用 SSL/TLS 进行加密传输:
使用 SSL/TLS 加密通信数据,防止中间人攻击;
使用客户端证书作为设备身份凭证,验证设备合法性。
应用层:使用 MQTT 自身的安全特性进行防护:
MQTT 协议支持用户名和密码实现客户端的身份校验;
MQTT Broker 实现了 Topic 的读写权限控制(Topic ACL)。
EMQ X 完整支持 MQTT 各项安全规范,内置的安全功能无需编程开箱即用,可以快速排除项目中的安全隐患。
emqx-auth-mysql 简介
emqx_auth_mysql 是基于 MySQL 数据库的 MQTT 认证/访问控制插件,通过检查每个终端接入的 username
和 password
是否与用户指定的 MySQL 数据库中存储的信息一致性来实现对终端的连接认证和访问控制。其功能逻辑如下:
本文仅介绍认证功能,ACL 功能见后续文章。
认证原理
设备连接时 EMQ X 将执行按照配置的查询语句,比较查询结果中的 password
字段的值是否与当前请求客户端的密码进行加盐 (salt) 处理、加密后的值是否相等,验证流程如下:
查询结果集中必须有
password
、salt
字段,可以使用AS
语法设置如SELECT *, pwd as password FROM mqtt_user
在数据库中可以为每个客户端都指定一个 salt,EMQ X 根据客户端传入的密码和通过 SQL 返回的 salt 信息生成密文
结果集为空或比对结果不相等,认证失败
创建数据库
你可以使用任何自己喜欢的 客户端,创建好相应的数据库。这里用的是 MySQL 自带的命令行客户端,打开 MySQL 的控制台,如下所示,创建一个名为 emqx
的认证数据库,并切换到 emqx
数据库。
mysql> create database emqx;Query OK, 1 row affected (0.00 sec)mysql> use emqx;Database changed
创建表
建议的表结构如下,其中,
username 为客户端连接的时候指定的用户名
password_hash 为使用 salt 加密后的密文
salt 为加密串
is_superuser 是否为超级用户,用于控制 ACL,缺省为0;设置成 1 的时候为超级用户,可以跳过 ACL 检查
数据表字段可以不用完全跟下面的一致,可以根据业务需要设置,通过
emqx_auth_mysql.conf
配置文件中的auth_query
配置项来指定。
CREATE TABLE `mqtt_user` ( `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, `username` varchar(100) DEFAULT NULL, `password_hash` varchar(255) DEFAULT NULL, `salt` varchar(40) DEFAULT NULL, `is_superuser` tinyint(1) DEFAULT 0, `created` datetime DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`), UNIQUE KEY `mqtt_username` (`username`)) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8;
创建成功后,查看一下表结构如下,
mysql> desc mqtt_user;+---------------+------------------+------+-----+---------+----------------+| Field | Type | Null | Key | Default | Extra |+---------------+------------------+------+-----+---------+----------------+| id | int(11) unsigned | NO | PRI | NULL | auto_increment || username | varchar(100) | YES | UNI | NULL | || password_hash | varchar(255) | YES | | NULL | || salt | varchar(40) | YES | | NULL | || is_superuser | tinyint(1) | YES | | 0 | || created | datetime | YES | | NULL | |+---------------+------------------+------+-----+---------+----------------+6 rows in set (0.01 sec)
准备认证数据
本文提供示例数据中密码为 test_password
,加密 salt 为 secret
。即客户端连接时使用的密码是 test_password
。
在 EMQ X 的配置文件的 auth.mysql.password_hash
中,salt 只是一个标识符,表示 salt 与密码明文的拼接关系。
如果采用
auth.mysql.password_hash = md5,salt
,那么 EMQ X 使用 MD5 算法对test_passwordsecret
字符串加密如果采用
auth.mysql.password_hash = salt,md5
,那么 EMQ X 使用 MD5 算法对secrettest_password
字符串加密
本文采用第一种配置方式,将得到的 MD5 密文插入表 mqtt_user
。读者可以通过在线的 MD5 工具或者自己写程序对密码进行编码。
MD5("test_passwordsecret") -> a904b2d1d2b2f73de384955022964595
mysql> INSERT INTO mqtt_user(username,password_hash,salt) VALUES('test_username', 'a904b2d1d2b2f73de384955022964595', 'secret');Query OK, 1 row affected (0.00 sec)mysql> select * from mqtt_user;+----+----------------+----------------------------------+--------+--------------+---------+| id | username | password_hash | salt | is_superuser | created |+----+----------------+----------------------------------+--------+--------------+---------+| 3 | test_username1 | a904b2d1d2b2f73de384955022964595 | secret | 0 | NULL |+----+----------------+----------------------------------+--------+--------------+---------+1 row in set (0.00 sec)
启用认证功能
修改插件配置并启用插件
修改 etc/plugins/emqx_auth_mysql.conf
,修改后的有效配置如下所示,其余 ACL 相关的配置项可以注释:
## 修改为实际 mysql 所在的服务器地址auth.mysql.server = localhost:3306## 修改为上面创建成功的 emqx 数据库auth.mysql.database = emqx## 连接认证查询语句auth.mysql.auth_query = SELECT password_hash AS password, salt FROM mqtt_user WHERE username = '%u'## 加密算法 plain | md5 | sha | sha256 | bcrypt## 加盐加密算法auth.mysql.password_hash = md5,salt## 不加盐加密算法,直接写算法名称即可# auth.mysql.password_hash = md5
修改完毕后使用 Dashboard 或命令行重启插件以应用配置,命令行重启示例如下:
emqx_ctl plugins reload emqx_auth_mysql
关闭匿名认证
EMQ X 默认开启了匿名认证,即便启用了认证功能,数据库没有查询到数据时设备也能正常连接,只有当查询到数据且密码错误时才会拒绝连接。
打开 etc/emqx.conf
配置文件,禁用匿名认证:
## Value: true | falseallow_anonymous = false
重启 emqx 完成配置应用。
测试
准备就绪后,仅通过认证校验之后的设备才能成功连接到 EMQ X:
使用正确的用户名和密码进行连接,并订阅 "topic" 主题,可以连接成功:
$ mosquitto_sub -p 1883 -u test_username -P test_password -t 'topic' -d Client mosqsub|5228-wivwiv-mac sending CONNECT Client mosqsub|5228-wivwiv-mac received CONNACK Client mosqsub|5228-wivwiv-mac sending SUBSCRIBE (Mid: 1, Topic: topic, QoS: 0) Client mosqsub|4119-zh ouzibode received SUBACK Subscribed (mid: 1): 0
使用错误的用户名或密码进行连接,并订阅 "topic" 主题,连接失败:
$ mosquitto_sub -p 1883 -u test_username -P test_password -t 'topic' -d Client mosqsub/61879-wivwiv-ma sending CONNECT Client mosqsub/61879-wivwiv-ma received CONNACK Connection Refused: not authorised.
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