了解一下CoAP(一)

了解一下CoAP(一)Coap ConstrainedA 受限应用协议

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一. 什么是CoAP?

Coap(Constrained Application Protocol)受限应用协议。一种在物联网世界的类web协议。顾名思义,使用在资源受限的物联网设备上。

CoAP是类HTTP协议,它是对HTTP协议简化,协议非常简单,头部和选项字段较少,占用网络带宽和资源较少。对资源受限设备和网络进行优化,具有低能耗和低带宽消耗的特性。

CoAP HTTP
服务器资源(地址) coap(s): //ip:端口/URI http(s): //ip:端口/URI
请求码(请求方式) 0.01/0.02 …等 GET/POST
响应码 4.00 …等 400 Bad Request
数据类型 Content-Format:50 …等 Content-Type:application/json
数据传输 支持可靠传输,数据重传,块传输。( CoAP通过消息类型(见下方说明)来保证) 支持可靠传输,数据重传
默认端口 coaps:5684/coap:5683(udp端口) https:443/http:80
安全加密层 DTLS(单播时使用,资源有限) TTL
数据内容 二进制 文本
网络层 UDP TCP
通信方式 IP多播,同时向多个设备请求 (广播只能通过UDP或原始IP实现) 点对点通信
通信方式 非长连接通信 长连接和短连接都支持

二. 报文格式

 2 2 4 8 16 +---+---+-----+----------------+---------------------------| |ver| T | TKL | Code | Message ID | +----------------------------------------------------------| | Token(if any, TKL bytes)... | +----------------------------------------------------------| | Optons(if any)... | +---------------+------------------------------------------| |1 1 1 1 1 1 1 1| Payload(if any)... | +----------------------------------------------------------| 

第一行是消息头,必须有,固定4个byte。

字段 大小 说明
Ver 2bit 版本信息,当前是必须写0x01。
T 2bit 消息类型,包括 CON, NON. ACK, RST这4种。
TKL 4bit token长度, 当前支持0~8B长度,其他长度保留将来扩展用。
Code 8bit 0代表空消息或者请求码, 分成前3bit(0~7)和后5bit(0 ~31),前3bit代表类型(class type), 后5bit代表细节码(detail code)
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
token(可选) 0~8byte 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 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 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。

三. 如何使用?

1.引入依赖(git地址:https://github.com/eclipse-californium/californium)

 <dependency> <groupId>org.eclipse.californium</groupId> <artifactId>californium-core</artifactId> <version>2.0.0-M7</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.eclipse.californium</groupId> <artifactId>element-connector</artifactId> <version>2.0.0-M7</version> </dependency> <dependency> <groupId>org.eclipse.californium</groupId> <artifactId>scandium</artifactId> <version>2.0.0-M7</version> </dependency> 

2.服务器端(提供接口)

 private void server() throws UnknownHostException { 
    CoapServer coapServer = new CoapServer(); //resource-name 资源名 对应controller的路径参数。路径为/resource-name //new ConcurrentCoapResource("resource-name", 5(线程池线程数)) 按需使用线程安全的resource coapServer.add(new CoAPResourceExample("resource-name")); //CoapEndpoint 是Coap协议的一个传输图层(图层堆栈,层层处理消息),位于 MessageDeliverer 和 Connector 之间。详细解释请看作者类描述,很详细 CoapEndpoint.CoapEndpointBuilder coapEndpointBuilder = new CoapEndpoint.CoapEndpointBuilder(); // CoapEndpoint除了传输还可设置端口以及内部有个线程池保证线程安全 // 设置接口(Resource)绑定的ip地址 和端口 coapEndpointBuilder.setInetSocketAddress(new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("ip"), 5683)); //or coapEndpointBuilder.setPort(5683); //网络配置参数,可自定义,这里使用默认配置 coapEndpointBuilder.setNetworkConfig(NetworkConfig.getStandard()); //可自定义连接池 //coapEndpointBuilder.setConnector() coapServer.addEndpoint(coapEndpointBuilder.build()); coapServer.start(); } public static class CoAPResourceExample extends CoapResource { 
    public CoAPResourceExample(String name) { 
    //resource-name 资源名 对应controller的路径参数/uri super(name); } public void handleGET(CoapExchange exchange) { 
    //获取路径参数 List<String> queries = exchange.getRequestOptions().getUriQuery(); //ResponseCode 响应码对应http状态码 contentFormat对应http的contentType。50 =》JSON 0 =》text exchange.respond(CoAP.ResponseCode.CONTENT, "hello world", 0); } public void handlePOST(CoapExchange exchange) { 
    //发送给客户端消息已到达 exchange.accept(); //获取请求参数 String requestBody = exchange.getRequestText(); //ResponseCode 响应码对应http状态码 contentFormat对应http的contentType exchange.respond(CoAP.ResponseCode.CREATED, "{}", 50); } public void handlePUT(CoapExchange exchange) { 
    // ... exchange.respond(CoAP.ResponseCode.CHANGED); changed(); //父类方法 notify all observers(client) the state has changed 见方法注释 } public void handleDELETE(CoapExchange exchange) { 
    delete();//父类方法 删除当前resource并通知所有observers(client) exchange.respond(CoAP.ResponseCode.DELETED); } } 

3.客户端(调用服务器端接口)

 private void client() throws URISyntaxException { 
    URI uri = new URI("coap://ip/resource-name?type=1");// 请求服务器资源resource-name,注意默认端口为5683 String body = "{\"body\":\"hello\"}"; CoapClient client = new CoapClient(uri); CoapResponse response = client.post(body.getBytes(), 50); //CoapResponse response = client.get(); if (response != null) { 
    System.out.println(response.getCode()); // 打印请求状态码 System.out.println(response.getOptions()); // 选项参数 System.out.println(response.getResponseText()); // 获取内容文本信息 System.out.println("\nAdvanced\n"); // System.out.println(Utils.prettyPrint(response)); // 打印格式良好的输出 } } 

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