Coap协议学习笔记-第一篇

Posted 2020-10-23 乔海权_429512***杭州

1. 物联网应用上一般使用单片机（或者其他SOC），单片机的RAM内存一般只有20KB~~128KB左右，然而一个TCP协议栈可能就20KB，所以只能用UDP，因为UDP相对小很多，然后在UDP上加了一层协议，就是Coap协议，CoAP是受限制的应用协议(Constrained Application Protocol)的代名词，受限制就是RAM的空间小的单片机用。

2. 想搞懂，最快的办法是看协议，如下图，着重关注实际会用到的字段，忽略暂时不关心的。

 

【Ver】 版本编号，指示CoAP协议的版本号。这个不重要，可以先不管

【T】报文类型，CoAP协议定了4种不同形式的报文，CON报文，NON报文，ACK报文和RST报文。

【TKL】CoAP标识符长度。

【Code】功能码/响应码。Code在CoAP请求报文和响应报文中具有不同的表现形式，Code占一个字节，它被分成了两部分，前3位一部分，后5位一部分，为了方便描述它被写成了c.dd结构。其中0.XX表示CoAP请求的某种方法，而2.XX、4.XX或5.XX则表示CoAP响应的某种具体表现。

【Message ID】报文编号

【Token】标识符具体内容，通过TKL指定Token长度。

【Option】报文选项，通过报文选项可设定CoAP主机，CoAP URI，CoAP请求参数和负载媒体类型等等。

【1111 1111B】CoAP报文和具体负载之间的分隔符。

 

3. 聚焦第一个点，报文类型

CON报文，就是发出去的报文，需要接收方返回有没有收到，就像你叫一个人的名字，你要求那个人得“嗯”一声作为回应。

NON报文，像你叫一个人的名字，你要求那个人可以不回应你。

ACK报文，别人叫了你的名字，你得“嗯”回应人家（因为别人要求你回应），这个“嗯”就是ACK。

RST报文，别人叫了你的名字，但是叫错了名字，然后你不想回应别人，那你就给RST。

注意第一个细节，Coap是分为服务器和客户端的，在上面4种报文，客户端和服务器都可以发送和应答的。

 

4. 聚焦第二个点，功能码/响应码，前面说过分为客户端和服务器，客户端发给服务器的数据叫做Coap请求，请求有4个功能码分别对应CoAP请求方法中的GET、POST、PUT和DELETE，先说0.01是个什么意思？前面说过前3位一部分，后5位一部分，那么Code=0x01，换成二进制0000 0001，前三位是000，后5位是00001，合起来就是0.01，资源是什么？可以理解是一个灯泡的开关等，一个温度传感器的数据。

【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

 

5. 服务器发给客户端的数据叫做Coap响应。注意，服务器不能给客户端发Coap请求！！同时在实际产品中，一般温度传感器设备是一个服务器，可能刚开始看的人懵逼，不要紧，可以先跳过这一点。在CoAP响应中，Code被定义为CoAP响应码。

【2.01】Created

【2.02】Deleted

【2.03】Valid

【2.04】Changed

【2.05】Content。类似于HTTP 200 OK

    

【4.00】Bad Request 请求错误，服务器无法处理。类似于HTTP 400。

【4.01】Unauthorized 没有范围权限。类似于HTTP 401。

【4.02】Bad Option 请求中包含错误选项。

【4.03】Forbidden 服务器拒绝请求。类似于HTTP 403。

【4.04】Not Found 服务器找不到资源。类似于HTTP 404。

【4.05】Method Not Allowed 非法请求方法。类似于HTTP 405。

【4.06】Not Acceptable 请求选项和服务器生成内容选项不一致。类似于HTTP 406。

【4.12】Precondition Failed 请求参数不足。类似于HTTP 412。

【4.15】Unsuppor Conten-Type 请求中的媒体类型不被支持。类似于HTTP 415。

 

【5.00】Internal Server Error 服务器内部错误。类似于HTTP 500。

【5.01】Not Implemented 服务器无法支持请求内容。类似于HTTP 501。

【5.02】Bad Gateway 服务器作为网关时，收到了一个错误的响应。类似于HTTP 502。

【5.03】Service Unavailable 服务器过载或者维护停机。类似于HTTP 503。

【5.04】Gateway Timeout 服务器作为网关时，执行请求时发生超时错误。类似于HTTP 504。

【5.05】Proxying Not Supported 服务器不支持代理功能。

 

6. option选项，主要是用来配置一些参数，比如是否用到代理服务器，目的主机的端口等。

 

7. 一个比较重要的点，观察者模式，实际应用常用到，这个观察者模式在协议里面并没有体现出来，物联网场景中，CoAP客户端有时并不需要不停的查询CoAP服务器端的数据变化情况(比如需要去监控某个温度或湿度传感器)。此时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。

 

8. 为什么温湿度传感器是一个服务器，看了观察者模式，应该就清楚了。

 

9. 观察者模式，可能有多个观察者，那么服务器需要记录多个观察者的信息，然后变化的时候，需要去一个个的发送。

 

10. Coap的观察者模式和LWM2M的观察者模式基本是一样的，在服务器上，需要开启一个任务，一直查询是否有客户端的Coap请求，然后对应4个回调函数，当然这个是Coap的代码协议栈的实现框架。

 

11. 总结，本次主要是围绕实际会使用的Coap相关的技术点进行解析，并没有巨漏无疑的全篇讲解，跳过了一些知识点。