物联网络管理平台的签名机制有哪些？

物联网络管理平台会对每个接口访问请求的发送者进行身份验证，所以无论使用 HTTP 还是 HTTPS 协议提交请求，都需要在请求中包含签名（Signature）信息。

签名时，您需在控制台 AccessKey 管理页面查看您的阿里云账号的 AccessKeyId 和 AccessKeySecret，然后进行对称加密。其中，AccessKeyId 用于标识访问者身份；AccessKeySecret 是用于加密签名字符串和服务器端验证签名字符串的密钥，必须严格保密。说明物联网络管理平台提供了Java语言的云端SDK。使用平台SDK，可以免去签名过程。请参见 Java SDK 使用说明及SDK的使用说明。

请按照下面的方法对请求进行签名：

构造规范化的请求字符串（Canonicalized Query String）。
    排序参数。

    按参数名的字典顺序，对请求参数进行排序，包括公共请求参数（不包括 Signature 参数）和接口的自定义参数。
    说明 当使用GET方法提交请求时，这些参数就是请求URL中的参数部分，即URL中问号（?）之后由并列符号（&）连接的部分。
    对参数名称和参数值进行 URL 编码。

    使用UTF-8字符集按照 RFC3986 规则编码请求参数名和参数值。编码规则如下。
        字符大写字母（A~Z）、小写字母（a~z）、数字（0~9）以及半字线（-）、下划线（_）、点号（.）、波浪线（~）不编码。
        其它字符编码成%XY的格式，其中XY是字符对应ASCII码的16进制表示。例如英文的双引号"对应的编码为%22。
        扩展的 UTF-8 字符，编码成%XY%ZA...的格式。
        英文空格要编码成%20，而不是加号+。

    该编码方式与application/x-www-form-urlencodedMIME 格式编码算法相似，但又有所不同。

    如果您使用的是 Java 标准库中的java.net.URLEncoder，可以先用encode编码，随后将编码后的字符中加号+替换为%20、星号*替换为%2A、%7E替换回波浪号~，即可得到上述规则描述的编码字符串。

    private static final String ENCODING = "UTF-8";

    private static String percentEncode(String value) throws UnsupportedEncodingException {
        return value != null ? URLEncoder.encode(value, ENCODING).replace("+", "%20").replace("*", "%2A").replace("%7E", "~") : null;
    }                        

    使用等号=连接编码后的请求参数名和参数值。
    使用与号&连接编码后的请求参数。参数排序与步骤“排序参数”的描述一致。

完成后，即获得规范化请求字符串（CanonicalizedQueryString）。
构造签名字符串。

可以使用percentEncode处理步骤 1 得到的规范化字符串，构造签名字符串。可参考如下规则。

String stringToSign = httpMethod + "&" + // httpMethod: 发送请求所采用的 HTTP 方法，例如 GET。
                      percentEncode("/") + "&" + // percentEncode("/"): 字符'/'UTF-8 编码得到的值，即 %2F。
                      percentEncode(canonicalizedQueryString) // 您的规范化请求字符串。                

计算 HMAC 值。

按照RFC2104的定义，使用步骤 2 得到的字符串stringToSign计算签名 HMAC 值。下列伪代码演示了获得 HMAC 值的方法。

HMAC-Value = HMAC-SHA1 ( AccessSecret, UTF-8-Encoding-Of ( StringToSign ) )                

说明 计算HMAC 值时，使用的 Key 就是您的AccessKeySecret并加上一个与号&字符（ASCII:38）。使用的哈希算法是SHA1。
计算签名值。

按照 Base64 编码规则把步骤 3 中的HMAC值编码成字符串，即得到签名值（Signature）。
添加签名。

将得到的签名值作为Signature参数，按照RFC3986的规则进行URL编码后，再添加到请求参数中，即完成对请求签名的过程。

签名示例

以调用API方法GetGateway为例。假设AccessKeyId = testid，AccessKeySecret = testsecret。

签名前的请求URL：

https://linkwan.cn-shanghai.aliyuncs.com/
?Format=JSON
&Version=2019-01-20
&SignatureMethod=HMAC-SHA1
&SignatureNonce=15215528852396
&SignatureVersion=1.0
&AccessKeyId=testid
&Timestamp=2019-01-20T12:00:00Z
&RegionId=cn-shanghai
&Action=GetGateway
&GwEui=0000000000000000                   

计算得到的待签名字符串StringToSign：

GET&%2F&AccessKeyId%3Dtestid&Action%3DGetGateway&Format%3DJSON&GwEui%3D0000000000000000&RegionId%3Dcn-shanghai&SignatureMethod%3DHMAC-SHA1&SignatureNonce%3D15215528852396&SignatureVersion%3D1.0&Timestamp%3D2019-01-20T12%253A00%253A00Z&Version%3D2019-01-20                    

计算签名值。

因为AccessKeySecret = testsecret，用于计算的 Key 为testsecret&，计算得到的签名值为：

yqWsF0aPGrECmuwTfALUIl0JM9M%3D                 

将签名作为 Signature 参数加入到 URL 请求中，最后得到的 URL 为：

https://linkwan.cn-shanghai.aliyuncs.com/
?Format=JSON
&Version=2019-01-20
&Signature=yqWsF0aPGrECmuwTfALUIl0JM9M%3D
&SignatureMethod=HMAC-SHA1
&SignatureNonce=15215528852396
&SignatureVersion=1.0
&AccessKeyId=testid
&Timestamp=2019-01-20T12:00:00Z
&RegionId=cn-shanghai
&Action=GetGateway
&GwEui=0000000000000000

Java 代码示例

以下为签名的Java Demo供您参考。

Config.java

package aliyun.signature;

/**
 * API 签名配置。
*
 * @author Alibaba Cloud
 * @date 2019/01/20
*/
public class Config {

    /**
     * 阿里云账号的 Access Key Id。
     */
    public static final String ACCESS_KEY_ID = "testid";

    /**
     * 阿里云账号的 Access Key Secret。
     */
    public static final String ACCESS_KEY_SECRET = "testsecret";

    /**
     * UTF-8 字符集。
     */
    public static final String CHARSET_UTF8 = "utf8";
}                  

UrlUtil.java

package aliyun.signature;

import java.net.URLEncoder;
import java.util.Map;

/**
 * URL 处理工具。
*
 * @author Alibaba Cloud
 * @date 2019/01/20
*/
public class UrlUtil {

    /**
     * UTF-8 编码。
     */
    private final static String CHARSET_UTF8 = "utf8";

    /**
     * 编码 URL。
     * @param url 要编码的 URL。
     * @return 编码后的 URL。
     */
    public static String urlEncode(String url) {

        if (url != null && !url.isEmpty()) {
            try {
                url = URLEncoder.encode(url, "UTF-8");
            } catch (Exception e) {
                System.out.println("Url encoding error:" + e.getMessage());
            }
        }
        return url;
    }

    /**
     * 规范化请求串。
     * @param params 请求中所有参数的 KV 对。
     * @param shouldEncodeKv 是否需要编码 KV 对中的文本。
     * @return 规范化的请求串。
     */
    public static String canonicalizeQueryString(Map<String, String> params, boolean shouldEncodeKv) {

        StringBuilder canonicalizedQueryString = new StringBuilder();

        for (Map.Entry<String, String> entry : params.entrySet()) {

            if (shouldEncodeKv) {
                canonicalizedQueryString.append(percentEncode(entry.getKey()))
                                        .append("=")
                                        .append(percentEncode(entry.getValue()))
                                        .append("&");
            } else {
                canonicalizedQueryString.append(entry.getKey())
                                        .append("=")
                                        .append(entry.getValue())
                                        .append("&");
            }
        }

        if (canonicalizedQueryString.length() > 1) {
            canonicalizedQueryString.setLength(canonicalizedQueryString.length() - 1);
        }
        return canonicalizedQueryString.toString();
    }

    /**
     * 对原文进行百分号编码。
     * @param text 原文。
     * @return 编码结果。
     */
    public static String percentEncode(String text) {

        try {
            return text == null
                   ? null
                   : URLEncoder.encode(text, CHARSET_UTF8)
                               .replace("+", "%20")
                               .replace("*", "%2A")
                               .replace("%7E", "~");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Percentage encoding error:" + e.getMessage());
        }
        return "";
    }
}                   

SignatureUtils.java

package aliyun.signature;

import java.io.IOException;
import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URI;
import java.net.URISyntaxException;
import java.net.URLDecoder;
import java.net.URLEncoder;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

import javax.crypto.Mac;
import javax.crypto.spec.SecretKeySpec;

import org.apache.commons.codec.binary.Base64;

/**
 * API 签名工具。
*
 * @author Alibaba Cloud
 * @date 2019/01/20
*/
public class SignatureUtils {

    private final static String CHARSET_UTF8 = "utf8";

    private final static String ALGORITHM = "UTF-8";

    private final static String SEPARATOR = "&";

    private final static String METHOD_NAME_POST = "POST";

    /**
     * 分解请求串中的参数。
     * @param url 原始 URL。
     * @return 分解后的参数名、参数值对的映射
     */
    public static Map<String, String> splitQueryString(String url)
            throws URISyntaxException,
                   UnsupportedEncodingException {

        URI uri = new URI(url);
        String query = uri.getQuery();
        final String[] pairs = query.split("&");
        TreeMap<String, String> queryMap = new TreeMap<String, String>();
        for (String pair : pairs) {
            final int idx = pair.indexOf("=");
            final String key = idx > 0 ? pair.substring(0, idx) : pair;
            if (!queryMap.containsKey(key)) {
                queryMap.put(key, URLDecoder.decode(pair.substring(idx + 1), CHARSET_UTF8));
            }
        }
        return queryMap;
    }

    /**
     * 计算签名名转译成合适的编码。
     * @param httpMethod HTTP 请求的 Method。
     * @param parameter 原始请求串中参数名、参数值对的映射。
     * @param accessKeySecret 阿里云账号的 Access Key Secret。
     * @return 转译成合适编码的签名。
     */
    public static String generate(String httpMethod, Map<String, String> parameter, String accessKeySecret)
            throws Exception {

        String stringToSign = generateStringToSign(httpMethod, parameter);
        System.out.println("signString---" + stringToSign);
        byte[] signBytes = hmacSHA1Signature(accessKeySecret + "&", stringToSign);
        String signature = newStringByBase64(signBytes);

        if (signature == null) {
            return "";
        }

        System.out.println("signature----" + signature);

        if (METHOD_NAME_POST.equals(httpMethod)) {
            return signature;
        }
        return URLEncoder.encode(signature, ALGORITHM);
    }

    /**
     * 计算签名中间产物 StringToSign。
     * @param httpMethod HTTP 请求的 Method。
     * @param parameter 原始请求串中参数名、参数值对的映射。
     * @return 签名中间产物 StringToSign。
     */
    public static String generateStringToSign(String httpMethod, Map<String, String> parameter)
            throws IOException {

        TreeMap<String, String> sortParameter = new TreeMap<String, String>(parameter);
        String canonicalizedQueryString = UrlUtil.canonicalizeQueryString(sortParameter, true);
        if (httpMethod == null || httpMethod.isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("httpMethod can not be empty");
        }

        StringBuilder stringToSign = new StringBuilder();
        stringToSign.append(httpMethod).append(SEPARATOR);
        stringToSign.append(percentEncode("/")).append(SEPARATOR);
        stringToSign.append(percentEncode(canonicalizedQueryString));
        return stringToSign.toString();
    }

    /**
     * 对原文进行百分号编码处理。
     * @param text 要处理的原文。
     * @return 处理后的百分号编码。
     */
    public static String percentEncode(String text) {

        try {
            return text == null ? null
                    : URLEncoder.encode(text, CHARSET_UTF8)
                                .replace("+", "%20")
                                .replace("*", "%2A")
                                .replace("%7E", "~");
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("Percentage encoding error:" + e.getMessage());
        }
        return "";
    }

    /**
     * HMAC-SHA1 键控散列。
     * @param secret HMAC-SHA1 使用的 Secret。
     * @param baseString 原文。
     * @return 散列值。
     */
    public static byte[] hmacSHA1Signature(String secret, String baseString)
            throws Exception {

        if (secret == null || secret.isEmpty()) {
            throw new IOException("secret can not be empty");
        }
        if (baseString == null || baseString.isEmpty()) {
            return null;
        }

        Mac mac = Mac.getInstance("HmacSHA1");
        SecretKeySpec keySpec = new SecretKeySpec(secret.getBytes(CHARSET_UTF8), ALGORITHM);
        mac.init(keySpec);
        return mac.doFinal(baseString.getBytes(CHARSET_UTF8));
    }

    /**
     * Base 64 编码。
     * @param bytes 原文。
     * @return Base 64 编码。
     */
    public static String newStringByBase64(byte[] bytes)
            throws UnsupportedEncodingException {

        if (bytes == null || bytes.length == 0) {
            return null;
        }
        return new String(Base64.encodeBase64(bytes, false), CHARSET_UTF8);
    }
}                   

DemoApplication.java

package aliyun.signature;

import java.io.UnsupportedEncodingException;
import java.net.URLEncoder;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * API 签名 Demo 主程序。
*
 * @author Alibaba Cloud
 * @date 2019/01/20
*/
public class DemoApplication {

    /**
     * 1. 需求修改 Config.java 中的 Access Key 信息。
     * 2. 建议使用方法二，所有参数都需要一一填写。
     * 3. "最终 Signature"才是你需要的签名最终结果。
     * @param args ...
     */
    public static void main(String[] args) throws UnsupportedEncodingException {

        // 方法一。
        System.out.println("方法一：");

        String str = "GET&%2F&AccessKeyId%3D" + Config.ACCESS_KEY_ID
                + "&Action%3DGetGateway&Format%3DJSON&GwEui%3D"
                + "0000000000000000&RegionId%3Dcn-shanghai&Signa"
                + "tureMethod%3DHMAC-SHA1&SignatureNonce%3D1521552"
                + "8852396&SignatureVersion%3D1.0&Timestamp%3D20"
                + "19-01-20T12%253A00%253A00Z&Version%3D2019-01-20";

        byte[] signBytes;
        try {
            signBytes = SignatureUtils.hmacSHA1Signature(Config.ACCESS_KEY_SECRET + "&", str.toString());
            String signature = SignatureUtils.newStringByBase64(signBytes);
            System.out.println("signString---" + str);
            System.out.println("signature----" + signature);
            System.out.println("最终signature：" + URLEncoder.encode(signature, Config.CHARSET_UTF8));
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println();

        // 方法二。
        System.out.println("方法二：");
        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        // 公共参数。
        map.put("Format", "JSON");
        map.put("Version", "2019-01-20");
        map.put("AccessKeyId", Config.ACCESS_KEY_ID);
        map.put("SignatureMethod", "HMAC-SHA1");
        map.put("Timestamp", "2019-01-20T12:00:00Z");
        map.put("SignatureVersion", "1.0");
        map.put("SignatureNonce", "15215528852396");
        map.put("RegionId", "cn-shanghai");
        map.put("Action", "GetGateway");
        // 请求参数。
        map.put("GwEui", "0000000000000000");
        try {
            String signature = SignatureUtils.generate("GET", map, Config.ACCESS_KEY_SECRET);
            System.out.println("最终signature：" + signature);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println();
    }
}

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