CoAP是受限制的应用协议(Constrained Application Protocol)的代名词。在当前由PC机组成的世界，信息交换是通过TCP和应用层协议HTTP实现的。但是对于小型设备而言，实现TCP和HTTP协议显然是一个过分的要求。为了让小设备可以接入互联网，CoAP协议被设计出来。CoAP是一种应用层协议，它运行于UDP协议之上而不是像HTTP那样运行于TCP之上。CoAP协议非常小巧，最小的数据包仅为4字节。
1、 CoAP协议综述
和其他TCP IP协议簇中的协议一样，CoAP协议总是以“头”的形式出现在负载之前，而负载和CoAP头之间使用单字节0xFF分离。学习CoAP协议最好的方法便是结合RFC文档，详细分析CoAP协议报文格式的每一部分，便是CoAP协议报文结构示意图。
2、 CoAP协议报文各部分
- 【Ver】 版本编号，指示CoAP协议的版本号。类似于HTTP 1.0 HTTP 1.1。版本编号占2位，取值为01B。
- 【T】报文类型，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。
- 【Code】功能码/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。
- 【Message ID】报文编号
- 【Token】标识符具体内容，通过TKL指定Token长度。
- 【Option】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。
- 【1111 1111B】CoAP报文和具体负载之间的分隔符。
3、 Code部分详解
Code部分被分成了两部分，为了便于阅读，Code被描述为c.dd形式。具体内容可参考RFC7252 #12.1.1 Method Codes
3.1 请求
在CoAP请求中，Code被定义为CoAP请求方法，这些方法有GET、POST、PUT和DELETE，这些方法和HTTP协议非常相似。
- 【0.01】GET方法——用于获得某资源
- 【0.02】POST方法——用于创建某资源
- 【0.03】PUT方法——用于更新某资源
- 【0.04】DELETE方法——用于删除某资源
3.2 响应
在CoAP响应中，Code被定义为CoAP响应码，类似于HTTP 200 OK等等。
- 【2.01】Created
- 【2.02】Deleted
- 【2.03】Valid
- 【2.04】Changed
- 【2.05】Content。类似于HTTP 200 OK
- 【4.00】Bad Request 请求错误，服务器无法处理。类似于HTTP 400。
- 【4.01】Unauthorized 没有范围权限。类似于HTTP 401。
- 【4.02】Bad Option 请求中包含错误选项。
- 【4.03】Forbidden 服务器拒绝请求。类似于HTTP 403。
- 【4.04】Not Found 服务器找不到资源。类似于HTTP 404。
- 【4.05】Method Not Allowed 非法请求方法。类似于HTTP 405。
- 【4.06】Not Acceptable 请求选项和服务器生成内容选项不一致。类似于HTTP 406。
- 【4.12】Precondition Failed 请求参数不足。类似于HTTP 412。
- 【4.15】Unsuppor Conten-Type 请求中的媒体类型不被支持。类似于HTTP 415。
- 【5.00】Internal Server Error 服务器内部错误。类似于HTTP 500。
- 【5.01】Not Implemented 服务器无法支持请求内容。类似于HTTP 501。
- 【5.02】Bad Gateway 服务器作为网关时，收到了一个错误的响应。类似于HTTP 502。
- 【5.03】Service Unavailable 服务器过载或者维护停机。类似于HTTP 503。
- 【5.04】Gateway Timeout 服务器作为网关时，执行请求时发生超时错误。类似于HTTP 504。
- 【5.05】Proxying Not Supported 服务器不支持代理功能。
4、 Option部分详解
CoAP支持多个Option，CoAP的Option的表示方法比较特殊，采用增量的方式描述，细节可参考RFC7252 #3.1
一般情况下Option部分包含Option Delta、Option Length和Option Value三部分。
- 【Option Delta】表示Option的增量，当前的Option的具体编号等于之前所有Option Delta的总和。
- 【Option Length】表示Option Value的具体长度。
- 【Option Value】表示Option具体内容
CoAP中所有的Option都采用编号的方式，这些Option及编号的定义如下图所示。
在这些option中，Uri-Host、Uri-Port、Uri-Path和Uri-Query等和资源“位置”和参数有关。
- 【3】Uri-Host:CoAP主机名称，例如iot.eclipse.org
- 【7】Uri-Port:CoAP端口号，默认为5683
- 【11】Uri-Path:资源路由或路径，例如\temperature。资源路径采用UTF8字符串形式，长度不计第一个"\"。
- 【15】Uri-Query:访问资源参数，例如?value1=1&value2=2，参数与参数之间使用“&”分隔，Uri-Query和Uri-Path之间采用“?”分隔。
- 在这些option中，Content-Format和Accept用于表示CoAP负载的媒体格式
- 【12】Content-Format:指定CoAP复杂媒体类型，媒体类型采用整数描述，例如application/json对应整数50，application/octet-stream对应整数40。
- 【17】Accept: 指定CoAP响应复杂中的媒体类型，媒体类型的定义和Content-Format相同。
CoAP协议中支持多个Option，例如
- 第一个Option Delta=11，表示该Option表示Uri-Path(11)
- 第二个Option Delta=1，表示该Option=1+11，表示Content-Format(12)
- 第三个Option Delta=3，表示该Option=3+1+11，表示Uri-Query(15)
CoAP采用这样的方式表示多个Option，而每种Option都可以在HTTP协议中找到对应项。
5 、Content-Format描述
CoAP支持多种媒体类型，具体可参考RFC7252 #12.3。从下图的信息可以发现，CoAP协议中关于媒体类型的定义比较简单，未来应该会根据实际情况扩展。
- 【text/plain】 编号为0，表示负载为字符串形式，默认为UTF8编码。
- 【application/link-format】编号为40，CoAP资源发现协议中追加定义，该媒体类型为CoAP协议特有。
- 【application/xml】编号为41，表示负载类型为XML格式。
- 【application/octet-stream】编号为42，表示负载类型为二进制格式。
- 【application/exi】编号为47，表示负载类型为“精简XML”格式。(翻译不一定准确)
- 另外，还有一种格式也北IANA认定，也会在CoAP协议中广泛使用那便是CBOR格式，该格式可理解为二进制JSON格式。
- 【applicaiton/cbor】编号为60。
6、 示例
该示例来自于RFC7252。
【流程描述】
CoAP客户端通过GET方法从Server端获得温度传感器数据，CoAP URI如下
coap://www.server.com/temperautre
CoAP请求采用CON报文，Server接收到CON报文必须返回一个ACK报文。CoAP请求采用0.01 GET方法，若操作成功CoAP Server返回2.05 Content，相当于HTTP 200 OK。请求和响应的MID必须完全相同，此处为0x7d34。请求响应中的Token域为空。CoAP请求中包含Option，该Option的类型为Uri-Path，那么Option Delta的值为0+11=11，Option Value的值为字符串形式的“temperature”。CoAP返回中包含温度数据，使用字符串形式描述，具体值为"22.3"。
【格式描述】
