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【转 】物联网协议CoAP协议介绍

本文转自【 https://cloud.tencent.com/developer/news/311722 】,有删改。

COAP协议简介

Coap(Constrained Application Protocol)是一种在物联网世界的类web协议,它的详细规范定义在 RFC 7252。COAP名字翻译来就是“受限应用协议”,顾名思义,使用在资源受限的物联网设备上。物联网设备的ram,rom都通常非常小,运行TCP和HTTP是不可以接受的。

COAP协议特点

1 COAP协议网络传输层由TCP改为UDP。
2 它基于REST,server的资源地址和互联网一样也有类似url的格式,客户端同样有POST,GET,PUT,DELETE方法来访问server,对HTTP做了简化。
3 COAP是二进制格式的,HTTP是文本格式的,COAP比HTTP更加紧凑。
4 轻量化,COAP最小长度仅仅4B,一个HTTP的头都几十个B了。
5 支持可靠传输,数据重传,块传输。 确保数据可靠到达。
6 支持IP多播, 即可以同时向多个设备发送请求。
7 非长连接通信,适用于低功耗物联网场景。

COAP协议消息类型

COAP协议有4种消息类型
CON—— 需要被确认的请求,如果CON请求被发送,那么对方必须做出响应。这有点像TCP,对方必须给确认收到消息,用以可靠消息传输。
NON—— 不需要被确认的请求,如果NON请求被发送,那么对方不必做出回应。这适用于消息会重复频繁的发送,丢包不影响正常操作。这个和UDP很像。用以不可靠消息传输。
ACK —— 应答消息,对应的是CON消息的应答。
RST —— 复位消息,可靠传输时候接收的消息不认识或错误时,不能回ACK消息,必须回RST消息。

COAP消息格式

消息头(HEAD)

第一行是消息头,必须有,固定4个byte。
Ver : 2bit, 版本信息,代表CoAP版本号。本文档(7252)的实现必须设置这个字段为0b01。其它的值为今后其它版本保留。对于带有未知版本号的消息,必须忽略。
T: 2bit, 消息类型,代表这个消息的类型是:CON(0), NON(1), ACK(2),或RST(3)。
TKL: 4bit,表示变长的Token字段(0-8字节)的长度。长度9-15是保留的,不能设置长度为9-15。如果设置了长度为9-15,必须被当作消息格式错误来处理。
Code:8bit,拆分为3-bit的分类信息和5-bit详细信息,写作”c.dd”。c是3-bit长,可以是一个从0到7的数字,dd是5-bit长,它一个两位的数字,从00到31。
分类信息c可以代表是一个请求(0),一个成功的响应(2),一个客户端错误响应(4),或者一个服务端错误响应(5)。
所有其它的值都是保留的。代码0.00是一个特殊的情况,表示一个空的消息。当消息是一个请求时,Code字段表示请求方法。当响应时,Code字段代表响应代码。
Message ID:16bit, 代表消息MID,每个消息都有一个ID ,重发的消息MID不变。用于检测消息重复以及匹配ACK/RST类型的消息和CON/NON类型的消息。

token(可选)

用于将响应与请求匹配。 token值为0到8字节的序列。 ( 每条消息必须带有一个标记, 即使它的长度为零)。 每个请求都带有一个客户端生成的token, 服务器在任何结果响应中都必须对其进行回应。token类似消息ID,用以标记消息的唯一性。token还是消息安全性的一个设置,使用全8字节的随机数,使伪造的报文无法获得验证通过。
option(可选,0个或者多个)
请求消息 与回应消息都可以0~多个options。 主要用于描述请求或者响应对应的各个属性,类似参数或者特征描述,比如是否用到代理服务器,目的主机的端口等。

payload(可选)

实际携带数据内容, 若有, 前面加payload标识符“0xFF”,如果没有payload标识符,那么就代表这是一个0长度的payload。如果存在payload标识符但其后跟随的是0长度的payload,那么必须当作消息格式错误处理。

COAP的请求码(requests)和响应码(responses)

【0.01】GET方法——用于获得某资源
【0.02】POST方法——用于创建某资源
【0.03】PUT方法——用于更新某资源
【0.04】DELETE方法——用于删除某资源

CoAP的URL

coap的url和HTTP的有很相似的地方,开头是“coap”对应“http”或者“coaps”对应“https”。
HTTP的默认端口是tcp 80,coap的默认端口是udp 5683(coaps是5684)

参考

【 https://segmentfault.com/a/1190000011533594
【 https://tools.ietf.org/html/rfc7252
【 https://tools.ietf.org/html/rfc7959
【 https://tools.ietf.org/html/rfc8323
【 https://tools.ietf.org/html/rfc7641

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