IoT物聯網CoAP協議是什么意思

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CoAP是受限制的應用協議(Constrained Application Protocol)的縮寫。在IoT物聯網場景，為了讓小設備可以接入互聯網，CoAP協議被設計出來。CoAP是一種應用層協議，它運行于UDP協議之上而不是像HTTP那樣運行于TCP之上。CoAP協議非常小巧，最小的數據包僅為4字節。

CoAP是一種面向網絡的協議，采用了與HTTP類似的特征，核心內容為資源抽象、REST式交互以及可擴展的頭選項等。為了克服HTTP對于受限環境的劣勢，CoAP既考慮到數據報長度的最優化，又考慮到提供可靠通信。一方面，CoAP提供URI，REST 式的方法如GET，POST，PUT和DELETE，以及可以獨立定義的頭選項提供的可擴展性。另一方面，CoAP基于輕量級的UDP協議，并且允許IP多播。為了彌補UDP傳輸的不可靠性，CoAP定義了帶有重傳機制的事務處理機制。并且提供資源發現機制，并帶有資源描述。

協議特點

• 基于消息模型

• 請求/響應模型

• 雙向通信

• 輕量、低功耗

• 支持可靠傳輸

• 支持IP多播

• 非長連接通信，支持受限設備

• 支持觀察模式

• 支持異步通信

協議內容

CoAP是一個完整的二進制應用層協議，消息格式緊湊，默認運行在UDP上。

CoAP報文

• 【Ver】版本編號。
  

• 【T】報文類型，CoAP協議定了4種不同形式的報文，CON報文，NON報文，ACK報文和RST報文。
  

• 【TKL】CoAP標識符長度。CoAP協議中具有兩種功能相似的標識符，一種為Message ID(報文編號)，一種為Token(標識符)。其中每個報文均包含消息編號，但是標識符對于報文來說是非必須的。
  

• 【Code】功能碼/響應碼。Code在CoAP請求報文和響應報文中具有不同的表現形式，Code占一個字節，它被分成了兩部分，前3位一部分，后5位一部分，為了方便描述它被寫成了c.dd結構。其中0.XX表示CoAP請求的某種方法，而2.XX、4.XX或5.XX則表示CoAP響應的某種具體表現。
  

• 【Message ID】報文編號。
  

• 【Token】標識符具體內容，通過TKL指定Token長度。
  

• 【Option】報文選項，通過報文選項可設定CoAP主機，CoAP URI，CoAP請求參數和負載媒體類型等等。
  

• 【1111 1111B】CoAP報文和具體負載之間的分隔符。
  

請求方法

• 0.01 GET：獲取資源

• 0.02 POST：創建資源

• 0.03 PUT：更新資源

• 0.04 DELETE：刪除資源

響應碼

Success 2.xx

這一類型的狀態碼，代表請求已成功被服務器接收、理解、并接受。

• 2.01 Created

• 2.02 Deleted

• 2.03 Valid

• 2.04 Changed

• 2.05 Content

Client Error 4.xx

這類的狀態碼代表了客戶端看起來可能發生了錯誤，妨礙了服務器的處理。

• 4.00 Bad Request

• 4.01 Unauthorized

• 4.02 Bad Option

• 4.03 Forbidden

• 4.04 Not Found

• 4.05 Method Not Allowed

• 4.06 Not Acceptable

• 4.12 Precondition Failed

• 4.13 Request Entity Too Large

• 4.15 Unsupported Content-Format

Server Error 5.xx

這類狀態碼代表了服務器在處理請求的過程中有錯誤或者異常狀態發生，也有可能是服務器的軟硬件資源無法完成對請求的處理。

• 5.00 Internal Server Error

• 5.01 Not Implemented

• 5.02 Bad Gateway

• 5.03 Service Unavailable

媒體類型

工作模式

CoAP參考了很多HTTP的設計思路，同時也根據受限資源限制設備的具體情況改良了諸多的設計細節，增加了很多實用的功能。

消息類型

• CON：需要被確認的請求，如果CON請求被發送，那么對方必須做出響應。
  

• NON：不需要被確認的請求，如果NON請求被發送，那么對方不必做出回應。
  

• ACK：應答消息，接受到CON消息的響應。
  

• RST：復位消息，當接收者接收到的消息包含一個錯誤，接收者解析消息或者不再關心發送者發送的內容，那么復位消息將會被發送。
  

請求/響應模型

1.攜帶模式

2.分離模式

3.非確認模式

CoAP協議的URI

在HTTP的世界中，正式RESTFul協議由于其簡單性和適用性，在WEB應用中越來越受歡迎，這樣的道理同樣適用于CoAP。一個CoAP資源可以被一個URI所描述，例如一個設備可以測量溫度，那么這個溫度傳感器的URI被描述為：CoAP://machine.address:5683/sensors/temperature。

CoAP的默認UDP端口號為5683

HTTP和CoAP對比

• HTTP代表超文本傳輸協議，CoAP代表約束應用協議；

• HTTP協議的傳輸層采用了TCP，CoAP協議的傳輸層使用UDP；

• CoAP協議是HTTP協議的簡化版；

• CoAP協議和HTTP協議一樣使用請求/響應模型，擁有相同的方法；

• CoAP開銷更低，并支持多播；

• CoAP專為資源構成應用而設計，如：IoT/WSN/M2M等...

CoAP和MQTT對比

• MQTT協議使用發布/訂閱模型，CoAP協議使用請求/響應模型；

• MQTT是長連接，CoAP協議是無連接；

• MQTT通過中間代理傳遞消息的多對多協議，CoAP協議是Server和Client之間消息傳遞的單對單協議；

• MQTT不支持帶有類型或者其它幫助Clients理解的標簽消息，CoAP內置內容協商和發現支持，允許設備彼此窺測以找到交換數據的方式。

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