阿里云网关-子设备协议，支持不能上网的设备联网

  笔者参考了这篇文章和阿里云的官方文档使用BC26作为网关连接阿里云，很多不具有联网能力的设备就可以通过BC26中转数据，把数据发送到云平台了。

介绍

  在很多物联网场景中，终端设备本身没有连接互联网能力，那么数据如何上阿里云呢？
  IoT物联网平台支持设备MQTT直连，也支持的设备挂载到网关上，作为网关的子设备，由网关代理接入IoT物联网平台。
  这时候网关设备除了自身作为IoT网关设备(拥有身份三元组)与IoT物联网平台建立MQTT连接，收发数据，还要负责子设备的管理，包括：
①网关添加子设备网络拓扑关系
②子设备复用网关mqtt连接通道上线
③网关把子设备数据上报到云端
④网关接收指令，并转发给子设备
⑤网关上报子设备下线
⑥网关删除子设备网络拓扑关系
  网关和子设备通信的协议由本地网络决定，可以是http，mqtt，ZigBee，Modbus，BLE等，这部分逻辑由网关实现。拓扑关系如下：

云平台配置

创建网关产品

  创建网关产品时，需要选择节点类型：网关设备，其他的根据自己的情况选择。

  在产品下创建设备

创建网关子设备产品

  创建网关子设备产品时，需要选择节点类型：网关子设备，其他的根据自己的情况选择。

  在产品下创建设备：

  还可以使用批量添加，多创建几个子设备：

在网关设备中添加子设备

  在网关设备中有添加子设备的选项，把前面创建的子设备选中到这里来，添加效果如下：

  此时就在阿里云上创建好网关和子设备以及他们的从属关系了。

网关实体设备

  网关实体设备负责沟通子设备和阿里云，可以选择运行阿里云提供的Link SDK，运行条件要求主机支持TCP/IP协议栈，可以移植到linux、FreeRTOS 等操作系统运行。详情可看链接
  如果自己的应用环境过于复杂或过于简单，Link SDK不能满足要求，那么阿里云提供了网关与云平台的通信协议——Alink协议，按照通信协议可以自己写代码实现连接。详情可看链接

  根据Alink协议，子设备接入流程通过网关发起，具体接入方式有两种：
  第一种：使用一机一密提前烧录设备证书（ProductKey、DeviceName和DeviceSecret），子设备上报设备证书给网关，网关添加拓扑关系，复用网关的通道上报数据。
  第二种：使用动态注册方式提前烧录ProductKey，子设备上报ProductKey和DeviceName给网关，物联网平台校验DeviceName成功后，下发DeviceSecret。子设备将获得的设备证书信息上报网关，网关添加拓扑关系，通过网关的通道上报数据。

  接下来，使用BC26作为网关通过动态注册的方式接入阿里云，流程如下：

网关连接阿里云

  BC26作为网关，先得让自己连接上阿里云，才能替子设备连接阿里云。连接过程和设备直连过程一样，不多说，AT命令如下：

AT+QMTCFG=ALIAUTH,0,"a1On2jjXyRD","Gateway","d2088fbc331b66471f7004e7c69621a1"
AT+QMTOPEN=0,"iot-as-mqtt.cn-shanghai.aliyuncs.com",1883
AT+QMTCONN=0,"Gateway"

  从阿里云上可以看到网关设备已上线：

  一般网关下会挂很多个子设备，现在我们以子设备Gateway_Sub为例进行连接的流程说明。

子设备身份注册

  网关类型的设备，可以通过上行请求为子设备发起动态注册，返回成功注册的子设备的设备证书。
• 请求Topic：/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/sub/register
• 响应Topic：/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/sub/register_reply
  请求数据格式：

{
  "id": "123",
  "version": "1.0",
  "params": [
    {
      "deviceName": "deviceName1234",
      "productKey": "a1234******"
    }
  ],
  "method": "thing.sub.register"
}

  响应数据格式：

{
  "id": "123",
  "code": 200,
  "data": [
    {
      "iotId": "12344",
      "productKey": "a1234******",
      "deviceName": "deviceName1234",
      "deviceSecret": "xxxxxx"
    }
  ]
}

  因此按照上面说的Topic格式，先执行指令：

AT+QMTSUB=0,1,"/sys/a1On2jjXyRD/Gateway/thing/sub/register_reply",0

  进行子设备注册成功的消息订阅，这样当子设备注册成功后，会返回URC。执行

AT+QMTPUB=0,1,1,0,"/sys/a1On2jjXyRD/Gateway/thing/sub/register","{"id":"123","version":"1.0","params":[{"deviceName":"Gateway_Sub","productKey":"a1qXCUy08wV"}],"method":"thing.sub.register"}"

  发起子设备注册，注册成功，阿里云会下发消息，BC26接收到后会返回：

+QMTRECV: 0,0,"/sys/a1On2jjXyRD/Gateway/thing/sub/register_reply","{"code":200,"data":[{"iotId":"R8ZxPHezvoA8er1kjXye000000","deviceSecret":"764e171c09bc728907914a333b5ae59c","productKey":"a1qXCUy08wV","deviceName":"Gateway_Sub"}],"id":"123","message":"success","method":"thing.sub.register","version":"1.0"}"

  从返回可以得到动态注册的deviceSecret，用来进行后续的操作。

添加设备拓扑关系

  网关类型的设备，可以通过该Topic上行请求添加它和子设备之间的拓扑关系，返回成功添加拓扑关系的子设备。
• 请求Topic：/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/topo/add
• 响应Topic：/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/topo/add_reply
请求数据格式：

{
  "id": "123",
  "version": "1.0",
  "params": [
    {
      "deviceName": "deviceName1234",
      "productKey": "1234556554",
      "sign": "xxxxxx",
      "signmethod": "hmacSha1",
      "timestamp": "1524448722000"
    }
  ],
  "method": "thing.topo.add"
}

响应数据格式：

{
  "id": "123",
  "code": 200,
  "data": [
    {
      "deviceName": "deviceName1234",
      "productKey": "1234556554"
    }
  ]
}

  先订阅操作成功消息：

AT+QMTSUB=0,1,"/sys/a1On2jjXyRD/Gateway/thing/topo/add_reply",0

  数据发送内容中有"sign"、“signmethod”。
  首先“signmethod”是签名算法，从hmacSha1、hmacSha256、hmacMd5、Sha256中选一个。
  “sign”是子设备签名，用来认证，它通过如下方法得到：1）将所有提交给服务器的参数（sign，signMethod除外）按照字母顺序排序，然后将参数和值依次拼接（无拼接符号）。2）对加签内容通过signMethod指定的算法，使用设备的DeviceSecret值，进行签名计算。
  比如本次数据内容有：“deviceName”、“productKey”、“timestamp”，他们的首字母为“d”、“p”、“t”，因此排序为"deviceName"、“productKey”、“timestamp”，再把他们的值加上，得到加签内容为：

deviceNameGateway_SubproductKeya1qXCUy08wVtimestamp1524448722000

打开在线加密网站

  得到数据内容后，发送：

AT+QMTPUB=0,1,1,0,"/sys/a1On2jjXyRD/Gateway/thing/topo/add","{"id":"123","version":"1.0","params":[{"deviceName":"Gateway_Sub","productKey":"a1qXCUy08wV","sign":"b4ba897c6f3656ed2b110dc051a1d326609562ce","signmethod":"hmacSha1","timestamp":"1524448722000"}],"method":"thing.topo.add"}"

  发送成功后，返回：

+QMTRECV: 0,0,"/sys/a1On2jjXyRD/Gateway/thing/topo/add_reply","{"code":200,"data":[{"productKey":"a1qXCUy08wV","deviceName":"Gateway_Sub"}],"id":"123","message":"success","method":"thing.topo.add","version":"1.0"}"

子设备上线

• 请求Topic：/ext/session/$productKey/${deviceName}/combine/login
• 响应Topic：/ext/session/$productKey/${deviceName}/combine/login_reply
请求数据格式：

{
  "id": "123",
  "params": {
    "productKey": "al12345****",
    "deviceName": "device1234",
    "clientId": "al12345****&device1234",
    "timestamp": "1581417203000",
    "signMethod": "hmacmd5",
    "sign": "9B9C732412A4F84B981E1AB97CAB****",
    "cleanSession": "true"
  }
}

响应数据格式：

{
  "id":"123",
  "code":200,
  "message":"success"
  "data":{
      "deviceName": "device1234",
      "productKey": "al12345****"
    }
}

  同样的发送，订阅平台返回：

AT+QMTSUB=0,1,"/ext/session/a1On2jjXyRD/Gateway/combine/login_reply",0

  根据字母排序，加签内容为：

clientIdxuhongdeviceNameGateway_SubproductKeya1qXCUy08wVtimestamp1524448722000

  发送指令，让子设备上线：

AT+QMTPUB=0,1,1,0,"/ext/session/a1On2jjXyRD/Gateway/combine/login","{"id":"123","params":{"productKey":"a1qXCUy08wV","deviceName":"Gateway_Sub","clientId":"xuhong","timestamp":"1524448722000","signMethod":"hmacSha1","sign":"60f5703f81b5d970d6511f82cc5367b15f4562eb","cleanSession":"true"}}"

  发送成功后，返回：

+QMTRECV: 0,0,"/ext/session/a1On2jjXyRD/Gateway/combine/login_reply","{"code":200,"data":{"productKey":"a1qXCUy08wV","deviceName":"Gateway_Sub"},"id":"123","message":"success"}"

此时看到云平台上，子设备已经上线：

子设备上报数据等操作同样道理不再一一例举。