物联网数据接入篇-应用层 CoAP(7)

CoAP，The Constrained Application Protocol，受限应用协议，专门为物联网和其他受限环境设计的一种轻量级协议，基于REST架构，与HTTP类似，但是基于 UDP，更加简洁和高效。CoAP协议适用在资源受限的低功耗设备上，尤其是NB-IoT的设备使用。设备醒了直接发数据，发完设备休眠，省电。

他是个应用层协议，联网方式，就是网络接口层可以用 Wi-Fi 连接、以太网连接、蜂窝网络连接、蓝牙连接、低功耗广域网（LPWAN）连接（如 LoRa、NB-IoT 等）。

CoAP 模仿 HTTP 的 REST 模型，服务端以 URI 方式创建资源，客户端可以通过 GET、PUT、POST、DELETE方式访问这些资源，并且协议风格也和HTTP极为相似。

MQTT可以实现一个最简单的loT架构：Device MQTT服务器 APP。手机端或Web端可以直接从MQTT服务器订想要的主题。

而CoAP可能需要这样的架构：CoAP Web DataBase App。使用CoAP必须经过DataBase才能转给第三方。

组成部分

主要包括客户端、服务器和消息格式等。

工作原理

客户端向服务器发送请求消息，服务器根据请求进行相应的响应。CoAP 采用了类似于 HTTP 的请求/响应模式，但针对受限环境进行了优化。

CoAP 报文：

报文结构：CoAP报文由固定的4字节头部、0-8字节的Token、0或多个TLV格式的Option、可选的Payload组成。

报文类型：CoAP定义了四种报文类型，分别是CON（需要应答的报文）、NON（无需应答的报文）、ACK（应答报文）和RST（复位报文）。

Code字段：Code字段占一个字节，用于表示请求方法或响应码。例如，0.01表示GET方法，2.00表示成功响应。文本类型（text/plain）、二进制类型（application/octet-stream）、JSON类型（application/json）是在物联网中应用最广泛的三种媒体类型，application/link-format 则是专属于 CoAP 的媒体类型，一般在 CoAP 资源发现中使用。

Token：用于匹配Request和Response，或者用于消息防伪造等场景。

Options：通过报文选项可设定CoAP请求参数和负载媒体类型等。

Payload：真正有用的被交互的数据。

CoAP 和 HTTP对比

特点

轻量级：协议开销小，适合资源受限设备。COAP 是二进制格式的，HTTP 是文本格式的，COAP 比 HTTP 更加紧凑。COAP 最小长度仅仅4B，一个HTTP的头都几十个B了。

低功耗：非长连接通信，适应低功耗网络的需求。

支持可靠传输：虽然基于 UDP，但通过四种报文类型的组合及重传机制提高了传输的可靠性。

应用场景

智能家居：如智能家电的控制和状态监测。

工业物联网：工厂内设备的通信。

智能农业：农田监测设备的数据传输。

可穿戴设备等领域，实现设备与服务器之间的高效交互。

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