物联网Coap协议

jason20141217

什么是CoAP
    CoAP是受限制的应用协议(Constrained Application Protocol)的代名词。最近几年专家们预测会有更多的设备相互连接，而这些设备的数量将远超人类的数量。在这种大背景下，物联网和M2M技术应运而生。虽然对人们而言，连接入互联网显得方便容易，但是对于那些微型设备而言接入互联网非常困难。在当前由PC机组成的世界，信息交换是通过TCP和应用层协议HTTP实现的。但是对于小型设备而言，实现TCP和HTTP协议显然是一个过分的要求。为了让小设备可以接入互联网，CoAP协议被设计出来。CoAP是一种应用层协议，它运行于UDP协议之上而不是像HTTP那样运行于TCP之上。CoAP协议非常小巧，最小的数据包仅为4字节。



CoAP协议是否可以替换HTTP协议？
    CoAP并不能替代HTTP协议，但是对于那些小设备（256KB Flash 32KB RAM 20MHz主频）而言CoAP的确是一个好的解决方案。



CoAP消息类型
CoAP采用与HTTP协议相同的请求响应工作模式。CoAP协议共有4中不同的消息类型。
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。
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。
ACK——应答消息，接受到CON消息的响应。
RST——复位消息，当接收者接受到的消息包含一个错误，接受者解析消息或者不再关心发送者发送的内容，那么复位消息将会被发送。



CoAP消息结构
一个CoAP消息最小为4个字节，以下是CoAP协议不同部分的描述。
【版本Version】：类似于IPv6和IPv6，仅仅是一个版本号。
【消息类型Message Type】：CON，NON，ACK，RST。
【消息ID Message ID】：每个CoAP消息都有一个ID，在一次会话中ID总是保持不变。但在这个会话之后该ID会被回收利用。
【标记 Token】：标记是ID的另一种表现。
【选项 Options】：CoAP选项类似于HTTP请求头，它包括CoAP消息本身，例如CoAP端口号，CoAP主机和CoAP查询字符串等。
【负载Payload】：真正有用的被交互的数据。

图 CoAP消息结构

CoAP的URL
    在HTTP的世界中，RESTFul协议由于其简单性和适用性，在WEB应用中越来越受欢迎，这样的道理同样适用于CoAP。一个CoAP资源可以被一个URI所描述，例如一个设备可以测量温度，那么这个温度传感器的URI被描述为：CoAP://machine.address:5683/******s/temperature。请注意，CoAP的默认UDP端口号为5683。



CoAP观察模式
    在物联网的世界中，你需要去监控某个传感器例如温度或湿度等。在这种情况下，CoAP客户端并不需要不停的查询CoAP服务器端的数据变化情况。CoAP客户端可以发送一个观察请求到服务器端。从该时间点开始计算，服务器便会记住客户端的连接信息，一旦温度发生变化，服务器将会把新结果发送给客户端。如果客户端不在希望获得温度检测结果，那么客户端将会发送一个RST复位请求，此时服务器便会清除与客户端的连接信息。



CoAP块传输
    CoAP协议的特点是传输的内容小巧精简，但是在某些情况下不得不传输较大的数据。在这种情况下可以使用CoAP协议中的某个选项设定分块传输的大小，那么无论是服务器或客户端可完成分片和组装这两个动作。