這篇文章，我們來(lái)學(xué)習(xí)下物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)接入中的應(yīng)用層協(xié)議——CoAP，這種基于REST架構(gòu)的協(xié)議適用于在資源受限的低功耗設(shè)備上，其工作原理、應(yīng)用場(chǎng)景等信息，詳見本文。

CoAP，The Constrained Application Protocol，受限應(yīng)用協(xié)議，專門為物聯(lián)網(wǎng)和其他受限環(huán)境設(shè)計(jì)的一種輕量級(jí)協(xié)議，基于REST架構(gòu)，與HTTP類似，但是基于 UDP，更加簡(jiǎn)潔和高效。CoAP協(xié)議適用在資源受限的低功耗設(shè)備上，尤其是NB-IoT的設(shè)備使用。設(shè)備醒了直接發(fā)數(shù)據(jù)，發(fā)完設(shè)備休眠，省電。

他是個(gè)應(yīng)用層協(xié)議，聯(lián)網(wǎng)方式，就是網(wǎng)絡(luò)接口層可以用 Wi-Fi 連接、以太網(wǎng)連接、蜂窩網(wǎng)絡(luò)連接、藍(lán)牙連接、低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）連接（如 LoRa、NB-IoT 等）。

CoAP 模仿 HTTP 的 REST 模型，服務(wù)端以 URI 方式創(chuàng)建資源，客戶端可以通過(guò) GET、PUT、POST、DELETE方式訪問(wèn)這些資源，并且協(xié)議風(fēng)格也和HTTP極為相似。

MQTT可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)最簡(jiǎn)單的loT架構(gòu)：Device+MQTT服務(wù)器+APP。手機(jī)端或Web端可以直接從MQTT服務(wù)器訂想要的主題。

而CoAP可能需要這樣的架構(gòu)：CoAP+ Web+ DataBase+App。使用CoAP必須經(jīng)過(guò)DataBase才能轉(zhuǎn)給第三方。

組成部分

主要包括客戶端、服務(wù)器和消息格式等。

工作原理

客戶端向服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求消息，服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的響應(yīng)。CoAP 采用了類似于 HTTP 的請(qǐng)求/響應(yīng)模式，但針對(duì)受限環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化。

CoAP 報(bào)文：

報(bào)文結(jié)構(gòu)：CoAP報(bào)文由固定的4字節(jié)頭部、0-8字節(jié)的Token、0或多個(gè)TLV格式的Option、可選的Payload組成。

報(bào)文類型：CoAP定義了四種報(bào)文類型，分別是CON（需要應(yīng)答的報(bào)文）、NON（無(wú)需應(yīng)答的報(bào)文）、ACK（應(yīng)答報(bào)文）和RST（復(fù)位報(bào)文）。

Code字段：Code字段占一個(gè)字節(jié)，用于表示請(qǐng)求方法或響應(yīng)碼。例如，0.01表示GET方法，2.00表示成功響應(yīng)。文本類型（text/plain）、二進(jìn)制類型（application/octet-stream）、JSON類型（application/json）是在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的三種媒體類型，application/link-format 則是專屬于 CoAP 的媒體類型，一般在 CoAP 資源發(fā)現(xiàn)中使用。

Token：用于匹配Request和Response，或者用于消息防偽造等場(chǎng)景。

Options：通過(guò)報(bào)文選項(xiàng)可設(shè)定CoAP請(qǐng)求參數(shù)和負(fù)載媒體類型等。

Payload：真正有用的被交互的數(shù)據(jù)。

CoAP 和 HTTP對(duì)比

特點(diǎn)

輕量級(jí)：協(xié)議開銷小，適合資源受限設(shè)備。COAP 是二進(jìn)制格式的，HTTP 是文本格式的，COAP 比 HTTP 更加緊湊。COAP 最小長(zhǎng)度僅僅4B，一個(gè)HTTP的頭都幾十個(gè)B了。

低功耗：非長(zhǎng)連接通信，適應(yīng)低功耗網(wǎng)絡(luò)的需求。

支持可靠傳輸：雖然基于 UDP，但通過(guò)四種報(bào)文類型的組合及重傳機(jī)制提高了傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

應(yīng)用場(chǎng)景

智能家居：如智能家電的控制和狀態(tài)監(jiān)測(cè)。

工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)：工廠內(nèi)設(shè)備的通信。

智能農(nóng)業(yè)：農(nóng)田監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。

可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與服務(wù)器之間的高效交互。