【转】物联网专用数据交换格式CBOR

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前言

CBOR是专门为受限制物联网终端设计的数据交换格式，该格式轻量间接，可以简单理解为二进制形式JSON格式。

CBOR简述

CBOR可分为8个主类型（Major Type），CBOR格式为了定义8种不同的类型，采用首字节的高3位定义主类型，首字节的低5位在不同的主类型表示长度（除主类型0和主类型1），如果长度指示不足，则依次使用后续字节。

无符号整数 an unsigned integer

主类型0，无符号整数编码后首字节为0b000_XXXXX。为了表达不同长度的无符号整数，CBOR格式使用第一个字节的低5位表示整数类型。

0b000_11000 uint8_t
0b000_11001 uint16_t
0b000_11010 uint32_t
0b000_11011 uint64_t
请注意，无符号整数0到23直接表达，无需使用整数类型。

例如：
10 编码后 0x0A
24 编码后 0x1818
100 编码后 0x1864
1000 编码后 0x1903E8

负整数 a negative integer

主类型1，无符号整数编码后首字节为0b001_XXXXX。负整数的编码方式与无符号整数相似。
例如：
-10 编码后 0x29
-24 编码后 0x37
-100 编码后 0x3863
-1000 编码后 0x3903E7

字节数组 a byte string

主类型2，字节数组编码后首字节为0b010_XXXXX。为了表达字节数组长度，如果字符数组的长度小于等于23，那么直接使用首字节的低5位表示；如果长度大于或等于24字节，那么使用第二个字节表示长度；如果长度大于等于256字节，那么使用第二和第三个字节表示长度。

CBOR格式中一般采用多字节组合的方式表达长度。CBOR这样的长度描述方法便于嵌入式设备使用C语言解析CBOR格式，节约宝贵的栈空间与堆空间。

例如：
HEX格式01020304 编码后 0x4401020304
长度为23的字节数组 编码后 0x57XX….
长度为24的字节数组 编码后 0x5818XX…
长度为500的字节数组 编码后 0x5901F4XX…
本质来说，CBOR仅为这些原始的字节数组增加了一个长度描述。

字符串 a text string

主类型3。字符串类型编码后首字节为0b011_XXXXX。字符串格式与字节数组格式非常相似，只是字节数组格式人类不可读，而字符格式人类可读。字符串格式表达长度的方式与字节数组类型相似。

例如：
“a” 编码后 0x6161
“IETF” 编码后 0x6449455446
长度为24的字符串编码后 0x781830XX…

数组 an array of data items

主类型4。 数组编码后首字节为0b100_XXXXX。数组为一种复合类型，可以与自身或其他类型嵌套。数组中数组元素个数（不是编码后字节长度）的表达方式与字节数组类型相似。
例如：
[1,2,3] 编码后 0x83010203
[1,[2,3], [4,5]] 编码后 0x8301820203820405，此处包括3个数组，第一个数组0x83，表示元素个数为3，第二个0x82b表示元素个数为2，第3个编码后元素个数为3。
[500, 501, 502] 编码后为0x831901F41901F51901F6，不是0x8301F401F501F6

键值对 a map of pairs of data items

在JSON类型中，键名Key必须为字符串，但是在CBOR格式中，键名Key可以是整数。CBOR通过这种方式可以节省物联网终端开销。
主类型5。键值对编码后首字节为0b101_XXXXX。键值对也是一种复合类型，可以嵌套任意类型。键值对类型中键值对个数（不是编码后的字节长度）的表达方式与字节类型表达方式相似。

扩展类型

主类型6。扩展类型编码后首字节为0b110_XXXXX。

浮点数与简单类型

主类型7。浮点数与简单类型编码后首字节为0b111_XXXXX。该类型定义了简单类型，时间类型（Date和Time）、大整数（Bignum），10进制整数（Decimal）等。在主类型7中，首字节的高3位固定为0b111，首字节中低5位用于表示子类型。

参考资料

【 RFC7049 Concise Binary Object Representation (CBOR) 】