如何在CentOS 7上安装和保护Mosquitto MQTT消息传递代理

MQTT是一种机器到机器消息协议,旨在为“物联网”设备提供轻量级发布/订阅通信。 Mosquitto是一个受欢迎的MQTT服务器(或代理,在MQTT中的用法),具有良好的社区支持,易于安装和配置。在本教程中,我们将安装Mosquitto,从Let\'s Encrypt检索SSL证书,并设置我们的代理使用SSL来保护受密码保护的MQTT通信。

介绍

MQTT是一种机器到机器消息协议,旨在为“物联网”设备提供轻量级发布/订阅通信。它通常用于车辆的地理跟踪车队,家庭自动化,环境传感器网络和公用事业规模的数据收集。 Mosquitto是一个受欢迎的MQTT服务器(或代理 ,在MQTT中的用法),具有良好的社区支持,易于安装和配置。 在本教程中,我们将安装Mosquitto,从Let's Encrypt检索SSL证书,并设置我们的代理使用SSL来保护受密码保护的MQTT通信。

先决条件

在开始本教程之前,您需要:
  • 具有非root,启用sudo的用户和基本防火墙的CentOS 7服务器。这个(和更多)在新的CentOS 7服务器清单中有所有。
  • 指向您的服务器的域名,按照如何使用DigitalOcean设置主机名 。本教程将使用mqtt.example.com。
  • 可选, nano文本编辑器。 安装您喜欢的文本编辑器。 本教程将使用nano整个,你可以随时安装它与sudo yum -y install nano

第1步 - 安装Mosquitto

默认情况下,CentOS 7没有mosquitto包。要安装它,我们将首先安装一个名为Extra Packages for Enterprise Linux或EPEL的额外软件存储库。这个存储库包含了在CentOS,Red Hat和其他面向企业的Linux发行版上安装的附加软件。 使用非root用户登录,并使用yum软件包管理器安装epel-release软件包。
sudo yum -y install epel-release
这将EPEL存储库信息添加到我们的系统。-y选项会在整个过程中自动为yes回答几个提示。 现在我们可以安装mosquitto包。
sudo yum -y install mosquitto
该包有一个简单的默认配置,所以让我们运行它来测试我们的安装。
sudo systemctl start mosquitto
我们还需要启用服务,以确保它启动时,我们重新启动系统:
sudo systemctl enable mosquitto
现在让我们测试默认配置。mosquitto包附带一些命令行MQTT客户端。我们将使用其中一个订阅我们的经纪人的主题。 主题是您向其发布消息和订阅的标签。 它们被布置为层次结构,因此,例如,您可以具有sensors/outside/tempsensors/outside/humidity 。如何安排主题取决于你和你的需要。在本教程中,我们将使用一个简单的测试主题来测试我们的配置更改。 第二次登录到您的服务器,因此您有两个端子并排。在新终端中,使用mosquitto_sub订阅测试主题:
mosquitto_sub -h localhost -t test
-h用于指定MQTT服务器的主机名, -t是主题名。 由于mosquitto_sub正在等待消息到达,因此在按ENTER后没有输出。切换回您的其他终端并发布消息:
mosquitto_pub -h localhost -t test -m "hello world"
mosquitto_pub的选项与mosquitto_pub相同,但是这次我们使用附加的-m选项来指定我们的消息。 按ENTER ,你应该看到hello world弹出在另一个终端。您发送了第一个MQTT消息! 在第二个终端中输入CTRL+C ,退出mosquitto_sub ,但保持与服务器的连接打开。我们将在第5步中再次使用它进行另一个测试。 接下来,我们将使用Certbot(新的Let's Encrypt客户端)使用SSL保护我们的安装。

第2步 - 安装并运行Certbot让我们加密证书

Let's Encrypt是一项新服务,通过自动API提供免费的SSL证书。官方Let's Encrypt客户端称为Certbot,它包含在我们在上一步中安装的EPEL存储库中。 用yum安装Certbot。
sudo yum -y install certbot
Certbot需要回答Let's Encrypt API发出的加密挑战,以证明我们控制我们的域。它使用端口80 (HTTP)和/或443 (HTTPS)来完成此操作。 我们只使用端口80 ,所以让我们允许在该端口上的传入流量。 使用firewall-cmd添加HTTP服务。
sudo firewall-cmd --permanent --add-service=http
重新加载防火墙,以使更改生效。
sudo firewall-cmd --reload
我们现在可以运行Certbot获取我们的证书。我们将使用--standalone选项告诉Certbot自己处理HTTP质询请求,以及--standalone-supported-challenges http-01将通信限制为端口80-d用于指定您想要证书的域,并且certonly告知Certbot只是检索证书,而不执行任何其他配置步骤。
sudo certbot certonly --standalone --standalone-supported-challenges http-01 -d mqtt.example.com
运行命令时,系统将提示您输入电子邮件地址并同意服务条款。这样做后,您应该会看到一条消息,告诉您进程成功以及您的证书存储在何处。 我们有我们的证书。现在我们需要确保Certbot在它们即将到期时自动更新它们。

第3步 - 设置Certbot自动续订

让我们加密的证书只有九十天有效。这是为了鼓励用户自动执行证书续订过程。我们需要设置一个定期运行的命令来检查到期的证书并自动更新。 为了每天运行更新检查,我们将使用cron作为运行周期性作业的标准系统服务。 我们通过打开和编辑名为crontab的文件告诉cron要做什么。
sudo EDITOR=nano crontab -e
EDITOR=nano将使nano编辑器中的crontab文件打开。 如果您希望使用默认vi编辑器,请将其关闭。 您现在应该看到默认的crontab ,一个空白文件。粘贴到以下行,然后保存并关闭文件。
crontab
15 3 * * * certbot renew --noninteractive --post-hook "systemctl restart mosquitto"
该行的15 3 * * *部分表示“每天上午3:15运行以下命令”。 Certbot的renew命令将检查系统上安装的所有证书,并更新任何设置为在三十天内到期的证书。 --noninteractive告知Certbot不要等待用户输入。 --post-hook "systemctl restart mosquitto"将重新启动Mosquitto以获取新证书,但前提是证书已更新。 现在,自动证书更新已设置,我们将回到配置Mosquitto更安全。

第4步 - 配置MQTT密码

让我们配置Mosquitto使用密码。 Mosquitto包含一个实用程序来生成一个名为mosquitto_passwd的特殊密码文件。 此命令将提示您输入指定用户名的密码,并将结果放在/etc/mosquitto/passwd
sudo mosquitto_passwd -c /etc/mosquitto/passwd sammy
现在我们将替换默认配置文件,并告诉Mosquitto使用此密码文件要求所有连接登录。首先,删除现有的mosquitto.conf
sudo rm /etc/mosquitto/mosquitto.conf
现在打开一个新的,空白的配置。
sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
粘贴在以下。
/etc/mosquitto/mosquitto.conf
allow_anonymous false
password_file /etc/mosquitto/passwd
allow_anonymous false将禁用所有未验证的连接, password_file行告诉Mosquitto在哪里查找用户和密码信息。保存并退出文件。 现在我们需要重新启动Mosquitto并测试我们的更改。
sudo systemctl restart mosquitto
尝试发布不带密码的邮件。
mosquitto_pub -h localhost -t "test" -m "hello world"
该邮件应该被拒绝:
Connection Refused: not authorised.
Error: The connection was refused.
在我们再次尝试使用密码,再次切换到您的第二个终端窗口,并订阅'测试'主题,使用用户名和密码这次:
mosquitto_sub -h localhost -t test -u "sammy" -P "password"
它应该连接和坐,等待消息。您可以将此终端保持打开并连接到本教程的其余部分,因为我们将定期发送测试消息。 现在与您的其他终端发布消息,再次使用用户名和密码:
mosquitto_pub -h localhost -t "test" -m "hello world" -u "sammy" -P "password"
消息应该通过,如第1步中所示。我们已成功添加密码保护Mosquitto。不幸的是,我们通过互联网发送密码未加密。我们将通过添加SSL加密到Mosquitto来解决。

第5步 - 配置MQTT SSL

要启用SSL加密,我们需要告诉Mosquitto我们的加密证书存储在哪里。打开我们以前启动的配置文件。
sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
粘贴到文件末尾的下面,留下我们已经添加的两行:
/etc/mosquitto/mosquitto.conf
. . .
listener 1883 localhost

listener 8883
certfile /etc/letsencrypt/live/mqtt.example.com/cert.pem
cafile /etc/letsencrypt/live/mqtt.example.com/chain.pem
keyfile /etc/letsencrypt/live/mqtt.example.com/privkey.pem
我们在配置中添加了两个独立的listener块。 第一个, listener 1883 localhost更新端口1883上的默认MQTT监听器,这是我们一直连接到目前为止。 1883是标准的未加密MQTT端口。 该行的localhost部分指示Mosquitto仅将此端口绑定到localhost接口,因此无法从外部访问。外部请求将被我们的防火墙阻止,但是很好明确。 listener 8883在端口8883上设置加密的监听器。 这是MQTT + SSL的标准端口,通常称为MQTTS。 接下来的三行, certfilecafilekeyfile ,都将Mosquitto指向相应的Let's Encrypt文件来设置加密连接。 保存并退出文件。 在我们重新启动Mosquitto加载新的配置之前,我们需要修复默认mosquitto服务文件中的一件事。 这是systemd用来确定如何运行mosquitto 。在您喜欢的编辑器中打开它。
sudo nano /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/mosquitto.service
查找一条表示User=mosquitto并将其删除的行,然后保存并退出该文件。 Mosquitto仍将作为mosquitto用户运行,但是当它首次启动时,它将具有root权限,并且将能够加载我们的Let's Encrypt证书(出于安全原因,它被限制为root访问权限)。 加载证书后,它将下载到蚊子用户。 我们需要重新加载systemd本身,所以它注意到我们对服务文件所做的更改。
sudo systemctl daemon-reload
现在我们可以重新启动Mosquitto更新设置。
sudo systemctl restart mosquitto
更新防火墙以允许连接到端口8883
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=8883/tcp
并重新加载防火墙。
sudo firewall-cmd --reload
现在我们再次使用mosquitto_pub测试,有几个不同的SSL选项。
mosquitto_pub -h mqtt.example.com -t test -m "hello again" -p 8883 --cafile /etc/ssl/certs/ca-bundle.crt -u "sammy" -P "password"
请注意,我们使用完整的主机名而不是localhost 。 因为我们的SSL证书是针对mqtt.example.com发出的,如果我们尝试到localhost的安全连接,我们会收到一个错误,指出主机名与证书主机名不匹配(即使它们都指向同一个Mosquitto服务器)。 --cafile /etc/ssl/certs/ca-bundle.crt--cafile /etc/ssl/certs/ca-bundle.crt启用S​​SL,并告知它在哪里查找根证书。 这些通常由操作系统安装,因此对于Mac OS,Windows等, mosquitto_pub使用根证书来验证Mosquitto服务器的证书是否由Let's Encrypt证书颁发机构正确签名。 请注意,即使您连接到8883的标准安全端口, mosquitto_pubmosquitto_sub也不会尝试使用此选项(或类似的--capath选项)的SSL连接。 如果一切顺利的测试,我们会看到你好再次出现在另一个mosquitto_sub终端。这意味着您的服务器已完全设置!如果你想扩展MQTT协议来使用websockets,你可以按照最后一步。

第6步 - 通过WebSocket配置MQTT(可选)

为了使用Web浏览器中的JavaScript来讲MQTT,协议适用于在标准websockets上工作。如果您不需要此功能,则可以跳过此步骤。 我们需要添加一个listener块到我们的Mosquitto配置。
sudo nano /etc/mosquitto/mosquitto.conf
在文件的末尾,添加以下内容:
/etc/mosquitto/mosquitto.conf
. . .
listener 8083
protocol websockets
certfile /etc/letsencrypt/live/mqtt.example.com/cert.pem
cafile /etc/letsencrypt/live/mqtt.example.com/chain.pem
keyfile /etc/letsencrypt/live/mqtt.example.com/privkey.pem
protocol websockets与上一个块相同,除了端口号和protocol websockets行。 没有用于MQTT的官方标准化端口通过websockets,但8083是最常见的。 保存并退出文件,然后重新启动Mosquitto。
sudo systemctl restart mosquitto
现在,打开防火墙中的端口8083
sudo firewall-cmd --permanent --add-port=8083/tcp
并且最后一次重新加载防火墙。
sudo firewall-cmd --reload
为了测试这个功能,我们将使用一个基于浏览器的公共MQTT客户端。有几个,但是mqtt-admin是简单和直接。 在浏览器中打开mqtt-admin 。您将看到以下内容: mqtt-admin的初始屏幕 按如下所示填写连接信息:
  • 协议应该是wss (这代表web的ocket s ecure)。
  • 主机应该是您的Mosquitto服务器的域, mqtt.example.com
  • 端口应为8083
  • 用户应该是您的Mosquitto用户名; 在这里,我们使用sammy
  • 密码应该是您选择的密码。
  • ClientId可以保留默认值mqtt-admin
按下保存设置后mqtt-admin将连接到您的Mosquitto服务器。 在下一个屏幕中,填写Topic作为测试 ,输入任何有关Payload的消息,然后按发布 。 该消息将显示在mosquitto_sub终端中。

结论

我们现在已经设置了一个安全的,密码保护的MQTT服务器,使用来自Let's Encrypt服务的自动更新SSL证书。这将作为一个强大和安全的消息平台,用于任何项目你梦想。一些流行的软件和硬件与MQTT协议工作良好包括:
  • OwnTracks是一个开源的地理跟踪应用,您可以在手机上安装。 OwnTracks将定期向MQTT服务器报告位置信息,然后您可以将其存储和显示在地图上,或根据您的位置创建警报并激活物联网硬件。
  • Node-RED是一个基于浏览器的图形界面,用于将物联网“布线”在一起。您将一个节点的输出拖动到另一个节点的输入,并可以通过过滤器,在各种协议之间将信息路由到数据库等。 MQTT得到了Node-RED的很好的支持。
  • ESP8266是一个具有MQTT功能的便宜的wifi微控制器。你可以连接一个发布温度数据到一个主题,或者订阅气压压力主题,并在暴风雨来临时发出蜂鸣声!
这些只是MQTT生态系统中的几个流行示例。有更多的硬件和软件在那里说的协议。如果你已经有一个喜欢的硬件平台或软件语言,它可能有MQTT功能。有乐趣让你的“东西”彼此交谈!