CoAP学习笔记（1）CoAP报文结构

CoAP报文结构

CoAP基于UDP的应用层协议，报文结构如下

• Ver 版本号占2bit，固定为01
• T 报文类型，占2bit，CoAP中有4种报文类型，如下

类型	描述	T值
CON报文	Confirmable，需要被确认的报文	T=00
NON报文	Non-Confirmable，不需要被确认的报文	T=01
ACK报文	Acknowledgement，应答报文	T=10
Reset报文	复位报文	T=11

• TKL标签长度指示，占4bit用于指示后面的Token占几个字节，可以取值为0000、0001、0010、0100，分贝表示没有Token，Token占1字节、Token占2字节、Token占4字节

• Code，占8bit，其中前3bit为Class部分，后5bit为Detail部分，采用c.dd形式来描述。在CoAP请求报文种Code表示请求方法，在CoAP响应报文种Code表示响应状态。

Code值	CoAP请求方法
0.01	GET方法
0.02	POST方法
0.03	PUT方法
0.04	DELETE方法

Code值	CoAP响应状态
0.00	空报文
2.xx	正确响应
4.xx	表示客户端错误
5.xx	表示服务器错误

• Messages ID，报文序号，占2字节，大段格式，一组对应的CoAP请求和响应使用相同的报文序号
• Token，标签，长度由TKL标签长度指示确定，与是资源的"身份证",CoAP有3种不同的请求/响应模式：携带模式、分离模式，非确认模式，Token在分离模式起重要作用，携带模式可以忽略。
• Options，选项，后续细讲
• 分隔符 0xFF，占1字节
• Payload ，负载

T 报文类型

CON：请求必须要接收者发送ACK或者RST确认，如果发送者规定时间内内有收到ACK或者RST，则会重发。

NON：不要求接收者确认。

ACK：用于确认Messages ID一致的CON报文，ACK的payload可能为空（在分离模式）

RST：用于对应无法处理CON的报文，Messages ID需要与CON一致，且payload一定为空。

请求/响应模式

• 携带模式
  ACK的payload部分包含响应负载，最少2包得到数据
  

• 分离模式
  客户端同样发CON请求，服务器立刻会意ACK，但是ACK种没有payload，而是过段时间后服务器再回应CON，其中这个CON的Token要与客户端之前发送CON的Token一致，该CON还包含payload，客户端收到后用ACK回应。至少需要4个报文。
  

• 非确认模式
  这种客户端发送NON报文，不需要服务器回应
  

CoAP重传机制

重传涉及3个参数

• ACK_TIMEOUT 响应等待超时时间，典型值 2秒
• ACK_RANDOM_FACTOR 随机系数 ，典型值1.5
• MAX_RETRANSMIT 最大重传次数，典型值 4
  如果客户端在首次发送CON报文后，在ACK_TIMEOUT到ACK_TIMEOUT*ACK_RANDOM_FACTOR之间还没有收到ACK、或RST报文，则重发CON报文，下一次的超时等待时间计算中，ACK_RANDOM_FACTOR时上次的2倍。一个报文最多会被发1+MAX_RETRANSMIT 次

CoAP方法

• GET
  查询资源
• POST
  要求请求中的资源描述内容被服务器处理，比如创建（返回2.01 create）、修改（返回2.04 changed）、删除（返回2.02 delete）
• PUT
  要求服务器根据请求中的URI和payload更新服务器指定资源，比如创建（返回2.01 create）、修改（返回2.04 changed）
• DELETE
  要求根据请求中的URI删除服务器指定资源内容，返回删除（返回2.02 delete）

选项Options

选项Options由选项偏移量（Option Delete）、选项长度（Option Length）和选项值（Option Value）组成。CoAP不是直接确定选项值，而是用累加选项偏移量（Option Delete）的方式确定。

• 选项偏移量（Option Delete）
  4bit无符号整数，0~12指示选项偏移量，13、14、15特殊意义
  13:Option Delete占8位无符号整数，此时选项偏移量为 该8位无符号整数+13
  14：Option Delete占16位无符号整数，此时选项偏移量为 该16位无符号整数+269
  15，保留

• 选项长度（Option Length）
  4bit无符号整数，0~12指示选项偏移量，13、14、15特殊意义
  13:Option Length占8位无符号整数，此时选项偏移量为 该8位无符号整数+13
  14：Option Length占16位无符号整数，此时选项偏移量为 该16位无符号整数+269
  15，保留

• 选项定义
  上面的选项偏移量（Option Delete）累加起来查这张表就时对应的选项名称
  

1.URI选项
比如coap://wsncoap.org:5683/device/1234CDEF?limit=10&offest=20
Uri-Host 定义服务器域名,上面示例Uri-Host就是wsncoap.org
Uri-Port 定义端口，上面示例Uri-Port就是5683
Uri-Path定义路径，上面例子是2个Uri-Path，分别为device和1234cdefUri-Path不会出现/这类分隔符
Uri-Query定义参数，上面例子是2个Uri-Query,分别为limit=10和offest=20,Uri-Query不会出现? &这类分隔符
下面是
coap://wsncoap.org:5683/device/1234CDEF?limit=10的例子

下面是选项长度扩展例子Uri-Path为16字节

2.Content-Format选项
Content-Format选项指示CoAP负载payload媒体类型，用无符号整数表示，如二进制负载编号42，json负载编号50
3.Accept选项
Accept选项表示客户端期望接受到的payload媒体类型，编号定义与Content-Format选项编号定义相同

下面是媒体类型编号

媒体类型	编号
text/plain	0
application/link-format	40
application/xml	41
application/octet-stream	42
application/exi	47
application/json	50
application/cbor	60

4.Etag选项
Etag选项作为标记实体资源的 "新旧"程度，当客户端的Etag和服务器中实体资源Etag一致时，服务器会回应2.03Valid，无响应内容。如下

5.If-Match选项
If-Match选项是CoAP条件请求，一般用于更新服务器资源，和Etag组合使用，当服务器收到待更新资源的Etag和If-Match的Etag相同则更新资源，返回2.04（changed），否则不更新，返回4.12（Precondition Failed），如下图

6.If-None-Match选项
If-None-Match选项，一般用于在服务器上创建新资源