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MQTT使用TLS加密

yuansec 2023-06-03 原文

        使用TLS加密在MQTT的使用中是比较常见的，TLS加密过程在网上有很多说明，但是没几个应用教程的，MQTT软件中的EMQX软件是支持TLS加密的，只不过要进行一些设置。

安装EMQX软件

首先先安装EMQX软件

软件安装说明

免费下载、试用 EMQ 产品 (emqx.com)https://www.emqx.com/zh/try?product=broker

为了方便测试，选择Ubuntu版本，在虚拟机中安装

 安装启动完后，打开浏览器，输入网址localhost:18083或者127.0.0.1:18083

初始默认用户名：admin

密码：public 

登录上去后，看到其功能界面

安装OpenSSL

 接下来就是安装OpenSSL，来生成自签名证书

软件下载地址：

/source/index.html (openssl.org)https://www.openssl.org/source/

里我选择1.1.1版本

将下好的安装包解压

tar -xvf openssl-1.1.1s.tar.gz

 接着进入解压出来的文件夹

cd openssl-1.1.1s/

设置好安装路径

 ./config --prefix=/usr/local/openssl

 然后直接编译并安装

make
sudo make install #安装需要权限

 SSL/TLS 证书准备

 参考文章链接：https://www.emqx.com/zh/blog/emqx-server-ssl-tls-secure-connection-configuration-guide

首先，我们需要一个自签名的 CA 证书。生成这个证书需要有一个私钥为它签名，可以执行以下命令来生成私钥：

openssl genrsa -out ca.key 2048

这个命令将生成一个密钥长度为 2048 的密钥并保存在 ca.key 中。有了这个密钥，就可以用它来生成 EMQX 的根证书了：

openssl req -x509 -new -nodes -key ca.key -sha256 -days 3650 -out ca.pem

查看 CA 证书信息（可选）：

openssl x509 -in ca.pem -noout -text

根证书是整个信任链的起点，如果一个证书的每一级签发者向上一直到根证书都是可信的，那个我们就可以认为这个证书也是可信的。有了这个根证书，我们就可以用它来给其他实体签发实体证书了。

实体（在这里指的是 EMQX）也需要一个自己的私钥对来保证它对自己证书的控制权。生成这个密钥的过程和上面类似：

openssl genrsa -out emqx.key 2048

新建 openssl.cnf 文件，

  • req_distinguished_name ：根据情况进行修改，
  • alt_names： BROKER_ADDRESS 修改为 EMQX 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
[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 = Zhejiang
localityName = Hangzhou
organizationName = EMQX
commonName = Server certificate
[req_ext]
subjectAltName = @alt_names
[v3_req]
subjectAltName = @alt_names
[alt_names]
IP.1 = BROKER_ADDRESS
DNS.1 = BROKER_ADDRESS

然后以这个密钥和配置签发一个证书请求：

openssl req -new -key ./emqx.key -config openssl.cnf -out emqx.csr

然后以根证书来签发 EMQX 的实体证书：

openssl x509 -req -in ./emqx.csr -CA ca.pem -CAkey ca.key -CAcreateserial -out emqx.pem -days 3650 -sha256 -extensions v3_req -extfile openssl.cnf

查看 EMQX 实体证书（可选）：

openssl x509 -in emqx.pem -noout -text

验证 EMQX 实体证书，确定证书是否正确:

$ openssl verify -CAfile ca.pem emqx.pem
emqx.pem: OK

准备好证书后，我们就可以启用 EMQX 的 TLS/SSL 功能了。

SSL/TLS 启用及验证

将前文中通过 OpenSSL 工具生成的 emqx.pem、emqx.key 及 ca.pem 文件拷贝到 EMQX 的 /etc/emqx/certs 目录下，并参考如下配置修改 emqx.conf

listeners.ssl.default {
  bind = "0.0.0.0:8883"
  max_connections = 512000
  ssl_options {
    keyfile = "/etc/emqx/certs/emqx.key"
    certfile = "/etc/emqx/certs/emqx.pem"
    cacertfile = "/etc/emqx/certs/ca.pem"
  }
}

接着重启EMQX

sudo emqx stop
sudo emqx start

当配置完成并重启 EMQX 后，我们使用 MQTT 客户端工具 - MQTT X（该工具跨平台且支持 MQTT 5.0），来验证 TLS 服务是否正常运行。

  • 参照下图在 MQTT X 中创建 MQTT 客户端（Host 输入框里的 127.0.0.1 需替换为实际的 EMQX 服务器 IP，即虚拟机IP）

此时 Certificate 一栏需要选择 Self signed ，并携带自签名证书中生成的 ca.pem 文件。 

点击 Connect 按钮，连接成功后，如果能正常执行 MQTT 发布/订阅 操作，则自签名证书的 SSL 单向认证配置成功。

MQTTTLScodexffxff0c服务器运维网络协议ssl

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