CoAP学习笔记（1）CoAP报文结构

article/2025/8/19 11:05:51
CoAP报文结构

CoAP基于UDP的应用层协议，报文结构如下
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  • 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
0.01GET方法
0.02POST方法
0.03PUT方法
0.04DELETE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
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  • 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。
    在这里插入图片描述

  • 非确认模式
    这种客户端发送NON报文，不需要服务器回应
    在这里插入图片描述

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。
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  • 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
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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
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下面是选项长度扩展例子Uri-Path为16字节
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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
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下面是媒体类型编号

媒体类型编号
text/plain0
application/link-format40
application/xml41
application/octet-stream42
application/exi47
application/json50
application/cbor60

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
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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
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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
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