ESP32 使用 Arduino 连接加密的 MQTT 服务器

背景

当前各大云服务商提供的MQTT服务（或者Websockets）基本都推荐使用TLS/SSL加密的方式连接，一般情况下ESP32所采用的Arduino MQTT 库是PubSubClient，当我们遇到需要加密连接的时候，可能会去寻找其他的支持SSL连接的库，但是使用下来发现无论从易用性、文档的完善性还是其他方面，都不如PubSubClient。因此，本文的重点就变成了如何使用PubSunClient连接加密的MQTT服务

准备工作

1. ESP32开发板
2. 电脑
3. 路由器
4. 支持TLS/SSL加密的MQTT服务器
5. Arduino IDE / PlatformIO (VsCode 插件)

具体流程

首先我们先看一下一般情况下，使用PubSubClient连接非加密的MQTT服务器相关的代码：

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>

const char* ssid = "your_SSID";
const char* password = "your_PASSWORD";
const char* mqtt_server = "mqtt.example.com";
const int mqtt_port = 1883;
const char* mqtt_user = "your_USERNAME";
const char* mqtt_password = "your_PASSWORD";

WiFiClient espClient;
PubSubClient client(espClient);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println("Connecting to WiFi...");
  }
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    Serial.println("Connecting to MQTT...");
    if (client.connect("ESP32Client", mqtt_user, mqtt_password)) {
      Serial.println("Connected to MQTT server");
    } else {
      Serial.print("Failed to connect, state: ");
      Serial.println(client.state());
      delay(2000);
    }
  }
}
```  

我们可以看到，主要分为几个部分，首先是连接WiFi，之后初始化MQTT服务器，最后是一个循环，用于保持连接状态。那么如果我们需要连接加密的MQTT服务器，我们需要做哪些修改呢？

首先，我们需要修改WiFi.begin函数，使其支持SSL/TLS加密，代码如下：  

```cpp
// 首先需要引入WiFiClientSecure库
#include <WiFiClientSecure.h>
// 其次引入time库
#include <time.h>

// 初始化平台为你提供的公共CA证书
const char* mqtt_ca= \
     "-----BEGIN CERTIFICATE-----\n" \
     "MIIFazCCA1OgAwIBAgIRAIIQz7DSQONZRGPgu2OCiwAwDQYJKoZIhvcNAQELBQAw\n" \
     "................................................................\n" \
     "emyPxgcYxn/eR44/KJ4EBs+lVDR3veyJm+kXQ99b21/+jh5Xos1AnX5iItreGCc=\n" \
     "-----END CERTIFICATE-----\n";


// 在初始化时先校准时间
configTime(0, 0, "ntp1.aliyun.com");

WiFiClientSecure wifiSecureClient;

// 加载CA证书
wifiSecureClient.setCACert(mqtt_ca);

接下来的步骤与之前的代码相同,我们可以看到，上面的代码中主要修改有两处，第一是需要校准时间，第二是需要加载证书。只需要简单的修改就可以实现加密连接了。以下是完整的加密连接代码：

#include <WiFi.h>
#include <PubSubClient.h>
#include <WiFiClientSecure.h>
#include <time.h>
const char* ssid = "your_SSID";
const char* password = "your_PASSWORD";
const char* mqtt_server = "mqtt.example.com";
const int mqtt_port = 8883;
const char* mqtt_user = "your_USERNAME";
const char* mqtt_password = "your_PASSWORD";

WiFiClientSecure wifiSecureClient;

const char* mqtt_ca= \
     "-----BEGIN CERTIFICATE-----\n" \
     "MIIFazCCA1OgAwIBAgIRAIIQz7DSQONZRGPgu2OCiwAwDQYJKoZIhvcNAQELBQAw\n" \
     "................................................................\n" \
     "emyPxgcYxn/eR44/KJ4EBs+lVDR3veyJm+kXQ99b21/+jh5Xos1AnX5iItreGCc=\n" \
     "-----END CERTIFICATE-----\n";

PubSubClient client(wifiSecureClient);

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  WiFi.begin(ssid, password);
  while (WiFi.status()!= WL_CONNECTED) {
    delay(1000);
    Serial.println("Connecting to WiFi...");
  }
  // 加载CA证书
  wifiSecureClient.setCACert(mqtt_ca);
  // 校准时间
  configTime(0, 0, "ntp1.aliyun.com");
}

void loop() {
  if (!client.connected()) {
    Serial.println("Connecting to MQTT...");
    if (client.connect("ESP32Client", mqtt_user, mqtt_password)) {
      Serial.println("Connected to MQTT server");
    } else {
      Serial.print("Failed to connect, state: ");
      Serial.println(client.state());
      delay(2000);
    }
  }
}

——Wicos 2025-05-28