COAP詳解

COAP協議學習

1分析工具

• 網絡包分析利器：wireshark
• COAP協議客戶端、服務端：wakaama 源碼地址
• 輔助編譯工具cmake3：由於wakaama對cmake有版本要求 源碼地址
  ** 文章後附上wakaama、cmake3編譯、使用方法及安裝步驟等

2COAP協議介紹

• Coap（Constrained Application Protocol）是一種在物聯網世界的類web協議，它的詳細規範定義在 RFC 7252。COAP名字翻譯來就是“受限應用協議”，顧名思義，使用在資源受限的物聯網設備上。物聯網設備的ram，rom都通常非常小，運行TCP和HTTP是不可以接受的。

2.1 客戶端與服務端模擬

• a、在linux上分別開兩個終端，執行如下指令
  ./lwm2mserver -4
  
  ./lwm2mclient -4
  

• b、協議詳解分析
  coap消息格式如下圖：
  
  b1、首先分析前4個字節 【44 02 21 86 】
  44： 0100,0100 版本號：01 消息類型：00 CON TKL長度：4

  	* 版本號(Ver)
  		2-bit無符號整型，代表CoAP版本號。本文檔(7252)的實現必須設置這個字段爲0x01。其它的值爲今後其它版本保留。對於帶有未知版本號的消息，必須忽略。
  	* 類型(T)
  		2-bit無符號整型。代表這個消息的類型是：CON(0), NON(1), ACK(2),或RST(3)。
  	* Token長度(TKL)
  		4-bit無符號整型。表示變長的Token字段(0-8字節）的長度。長度9-15是保留的，不能設置長度爲9-15。如果設置了長度爲9-15，必須被當作消息格式錯誤來處理。
  

  02：000 00010 code碼：0.02

  	8-bit無符號整型。拆分爲3-bit的分類信息和5-bit詳細信息。
  	寫作”c.dd”。c是3-bit長，可以是一個從0到7的數字，dd是5-bit長。
  	它一個兩位的數字，從00到31。
  	分類信息c可以代表是
  	一個請求（0），
  	一個成功的響應（2），
  	一個客戶端錯誤響應（4），
  	一個服務端錯誤響應（5）。
  

   coap定義的響應碼格式如圖 ![method_code](https://img-blog.csdnimg.cn/20200413105336509.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpbnV4X2N3Zw==,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)
  

C1 6A：message ID
b2、在分析TKL個字節
6A C1 D6 CB： token值
b3、options分析
在options中就可以看到coap協議的緊湊性儘量節省每一個字節
首先看一下options的結構：

option 字段值含義：

首先分析第一個字節
B2：1011,0010 ： option delta爲11， option length 爲2
option11 爲：Uri-Path 長度爲2字節 =》 72 64：rd
在接續分析下一個字節
11：0001，0001：option delta爲1，注意因爲前一個option delta有值，就說明此時的option值爲11+1 =12 爲：Content-Format， 長度1個字節=》28 ：40 格式如下：

繼續分析：
39: 0011, 1001: option delta爲3 上一個option爲12 結果爲12+3=15爲：Uri-Query 長度爲9字節：6C 77 6D 32 6D 3D 31 2E 31
接續分析：
0D 05：0000,1101， 0000,0000：option delta爲0 上一個option爲15 結果爲15+0=15爲：Uri-Query ，這裏多放一個05是爲什麼呢？因爲在COAP協議中在option delta及option lenth 13,14,15都是有特殊含義的

一個option之中的各個字段的含義如下：
Option Delta：
表示Option的增量，當前的Option的具體編號。
4-bit無符號整型。值0-12代表option delta。其它3個值作爲特殊情況保留：
當值爲13：有一個8-bit無符號整型（extended）跟隨在第一個字節之後，本option的實際delta是這個8-bit值加13。
當值爲14：有一個16-bit無符號整型（網絡字節序）（extended）跟隨在第一個字節之後，本option的實際delta是這個16-bit值加269。
當值爲15：爲payload標識符而保留。如果這個字段被設置爲值15，但這個字節不是payload標識符，那麼必須當作消息格式錯誤來處理。
Option Length：
表示Option Value的具體長度。
4-bit無符號整數。值0-12代表這個option值的長度，單位是字節。其它3個值是特殊保留的：
當值爲13：有一個8-bit無符號整型跟隨在第一個字節之後，本option的實際長度是這個8-bit值加13。
當值爲14：一個16-bit無符號整型（網絡字節序）跟隨在第一個字節之後，本option的實際長度是這個16-bit值加269。
當值爲15：保留爲將來使用。如果這個字段被設置爲值15，必須當作消息格式錯誤來處理。
Option Value 共（option Length）個字節。

所以這裏的value的長度爲：13+5=18 值爲：65 70 3D 74 65 73 74 6C 77 6D 32 6D 63 6C 69 65 6E 74

b4、最後分析到什麼時候結束呢？
FF： 分隔符
之後全部爲payload

3工具編譯

cmake3

• wget https://cmake.org/files/v3.6/cmake-3.6.3.tar.gz
• tar -xzf cmake-3.6.3.tar.gz
• cd cmake-3.6.3/ && ./bootstrap && make && make install
  如果cmake --version報錯，嘗試關閉終端重新啓動

wakaama

• 編譯客戶端
  下載源碼： git clone https://github.com/eclipse/wakaama.git
  編譯：cmake examples/client/ && make
  目錄重命名：mv wakaama wakaama_client
  *編譯服務端
  下載源碼： git clone https://github.com/eclipse/wakaama.git
  編譯：cmake examples/server/ && make
  目錄重命名：mv wakaama wakaama_server

有關BLOCK也是coap的一個重點，主要用於OTA升級包的傳輸，暫時還沒有去詳細分析，有感興趣的同學可以一起討論下。