CoAP(Constrained Application Protocol) 协议是 IETF 提出的一种面向网络的协议，采用了与 HTTP 类似的特征，核心内容为资源抽象、REST 式交互以及可扩展的头选项等。为了克服 HTTP 对于受限环境的劣势，CoAP 既考虑到数据报长度的最优化，又考虑到提供可靠通信。
CoAP协议具有以下特点：
（1）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；
（2）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；
（3）协议包轻量级，最小长度仅为 4B；
（4）支持可靠传输，通过确认和数据重传确保数据可靠到达；
（5）支持IP多播, 即可以同时向多个设备发送请求；
（6）非长连接通信，适用于低功耗物联网场景。
1、CoAp 协议栈
CoAP 协议栈如图下图所示，CoAP 由 UDP 作为承载，遵循 UDP 基本的协议报文格式，UDP 数据内容部分按照 CoAP 协议报文格式进行写入传输。
1.1、 CoAP 资源请求/响应模型
Requests：请求方法与 HTTP 协议类似，分别为： GET, PUT, POST和 DELETE。
Responses：响应内容也与HTTP协议类似，主要有以下3类：
（1）Success 2.xx 代表客户端请求被成功接收并被成功处理；
（2）Client Error 4.xx 代表客户端请求有错误，比如参数错误等；
（3）Server Error 5.xx 代表服务器在执行客户端请求时出错。
1.2、 CoAP 消息报文定义
如下图所示为 CoAP 消息报文示意图，CoAP 消息报文是通过在 UDP 上传输消息完成，各部分说明如下：
- CoAP消息报文头部（Header）
头部固定为4个Bytes，包含版本号（Ver）、报文类型（T）、CoAP标识符长度（TKL）、功能码/响应码（Code）以及报文编号（Message ID）。各部分说明如下：
Ver：版本号占2位，取值为01B，用于指示CoAP协议的版本号。
T：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协议中具有两种功能相似的标识符，一种为Message ID（消息编号），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。
Code：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：消息编号。
- Token（可选）
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。
（3）Option（可选，0个或者多个）
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。
（4）1111 1111
CoAP报文和具体负载之间的分隔符。
- Payload
实际携带数据内容， 若有携带数据， 前面加payload 标志 OxFF。
2、块传输
CoAP 协议的特点是传输的内容小巧精简，但是在某些情况下不得不传输较大的数据。在这种情况下可以使用 CoAP 协议中的选项设定分块传输的大小，服务器和客户端即可完成分片和组装。扩展的块传输协议在 COAP 基础协议上增加了 3 个 options， 2 个 response codes 用于块传输大小协商及控制。当请求消息或者响应消息里面有出息 block1/block2 option时，代表这是块传输通信。需要根据 option block 里面M标识，决定是否继续进行块传输。
2.1、新增option说明
新增加的 3 个 options 如表7-2所示：
| Number |
Name |
Reference |
| 23 |
Block2 |
RFC 7959 |
| 27 |
Block1 |
RFC 7959 |
| 28 |
Size2 |
RFC 7959 |
Option Block2：主要用于服务器端响应时，分块传输， 比如设备端发起资源发现时，由于服务器上资源较多，就要启动分块传输。
Option Block1：主要用于客户端发出请求时，分块传输，比如需要上传一个大的数据包到服务器上。
Option Size2： 代表服务器端响应资源总的大小。
Option Block 由三部分组成：
（1）NUM：占用0~3Byte，代表当前块编号，以0开始， 如我们要传10个数据块，则数据块的编号为0~9。
（2）M：占用1bit， 如果设置为1代表还有剩下数据块未传输。如果设置为0，代表数据块都已传输出去。
（3）SZX：占用2bit，取值范围0~6，对应每个block 大小为2（SZX+4），即范围为（16 ~ 1024）Bytes。
7.2.2.2 新增response code说明
新增加的2个response codes如表7-3所示：
| Code |
Description |
Reference |
| 2.31 |
Continue |
RFC 7959 |
| 4.08 |
Request Entity Incomplete |
RFC 7959 |
3、安全传输
COAP 使用 DTLS 来做安全传输层，该层运行于 UDP 之上，如下图所示：
当前考虑使用 DTLS 时，需要考虑设备终端资源受限情况，有些资源有限设备无法运行 DTLS 安全加密算法。做安全加密，需要根据应用场景需要，对应只上报数据，且数据敏感度不高场景，可以不考虑加入安全层。