1.CoAP协议简介

Coap是一种在物联网世界的类web协议，它的详细规范定义在 RFC 7252。COAP名字翻译来就是“受限应用协议”，顾名思义，使用在资源受限的物联网设备上。物联网设备的ram，rom都通常非常小，不能运行TCP和HTTP协议

2.CoAP协议特点

基于消息模型,以消息为数据通信载体，通过交换网络消息来实现设备间数据通信

对云端设备资源操作都是通过请求与响应机制来完成，类似 HTTP，设备端可通过4个请求方法(GET, PUT, POST, DELETE)对服务器端资源进行操作；

协议包轻量，最小长度仅为 4B；

支持可靠传输，通过确认和数据重传确保数据可靠到达；

支持IP多播, 即可以同时向多个设备发送请求；

非长连接通信，适用于低功耗物联网场景,因为其基于UDP协议,为短连接

3.CoAP协议数据包分析

1.CoAP数据包报文解析

1.CoAP消息头

CoAP消息传输是基于UDP的,即其上层为UDP协议.UDP数据包有报头和数据内容,其中数据内容里面就封装了CoAP消息,此处重点分析CoAP报文

CoAP报文格式如图

1.Ver(2bit)为版本号用于指示CoAP协议的版本号

2.T(2bit)为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。

T

名称

0

CON报文,一般使用

1

NON报文

2

ACK报文

3

RST报文

3.TKL(4bit):Token Length即CoAP标识符长度。CoAP协议中具有两种功能相似的标识符，一种为Message ID(报文编号)，一种为Token(标识符)。其中每个报文均包含消息编号，但是标识符对于报文来说是非必须的。

4.Code(8bit):请求码/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。

请求码:

Code

请求方式

00

空

01

GET

02

POST

03

PUT

04

DELETE

响应码:

2.xx:代表请求已成功被服务器接收、理解、并接受

4.xx:代表了客户端可能发生了错误

5.xx:代表了服务器在处理请求的过程中有错误或者异常状态发生，也有可能是服务器的软硬件资源无法完成对请求的处理.

5.Message ID(16bit):报文编号,每条消息的ID唯一

6.Token:可有可无,标识符具体内容，通过TKL指定Token长度。通过token，客户端收到响应后，取出Token，就可以知道该响应是针对之前哪个请求回复的。

7.Options: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。

其中关注Option Length和Option Value,前者表示资源路径长度,后者指具体资源路径

8.1111 1111:CoAP报文和具体负载之间的分隔符。

2.CoAP消息体:

Payload:实际携带数据内容， 若有携带数据， 前面加payload 标志 OxFF。

2.测试环境搭建

我们在本地端通过python搭建一个客户端和服务端,其中客户端每5秒向服务端发送一次数据,数据内容为Hello world!

3.CoAP数据包获取

通过Wireshark抓包获取

运行Python端程序后开始抓包,添加如下过滤规则udp.port == 5683,其中5683为CoAP协议默认端口

之后可获取如下数据包

42 03 c7 73 66 76 b5 62 61 73 69 63 ff 48 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64 21

具体解析如下

数据包

含义

42

版本号为1且为CON报文

03

PUT请求

c7 73

Message ID

66 76

Token

b5

Option Delta:11 Option length:5字节

62 61 73 69 63

资源路径名,此处为"basic"

ff

分隔符

48 65 6c 6c 6f 20 77 6f 72 6c 64 21

发送的消息:"Hello world!"

4.UDP模拟CoAP

1.本地测试

直接打开网络调试工具,创建一个客户端,在Python端运行服务器程序,之后将上面数据包直接当作UDP数据包发送,此时会发现服务器收到了数据

网络调试工具配置如下:

2.远程测试:

通过EMQ的coap插件将CoAP协议数据转成MQTT数据,方便上层软件进行MQTT订阅

发送消息路径path命名规则如下:/mqtt/{any_topicname}?c={clientid}&u={username}&p={password}

any_topicname:发布的主题

clientid:客户端ID,此项不可重复

username:用户名

password:密码

示例:/mqtt/topic1?c=client1&u=tom&p=secret