COAP协议学习

1分析工具

• 网络包分析利器：wireshark
• COAP协议客户端、服务端：wakaama 源码地址
• 辅助编译工具cmake3：由于wakaama对cmake有版本要求 源码地址
  ** 文章后附上wakaama、cmake3编译、使用方法及安装步骤等

2COAP协议介绍

• Coap（Constrained Application Protocol）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，运行TCP和HTTP是不可以接受的。

2.1 客户端与服务端模拟

• a、在linux上分别开两个终端，执行如下指令
  ./lwm2mserver -4
  
  ./lwm2mclient -4
  

• b、协议详解分析
  coap消息格式如下图：
  
  b1、首先分析前4个字节 【44 02 21 86 】
  44： 0100,0100 版本号：01 消息类型：00 CON TKL长度：4

   * 版本号(Ver) 2-bit无符号整型，代表CoAP版本号。本文档(7252)的实现必须设置这个字段为0x01。其它的值为今后其它版本保留。对于带有未知版本号的消息，必须忽略。  * 类型(T) 2-bit无符号整型。代表这个消息的类型是：CON(0), NON(1), ACK(2),或RST(3)。  * Token长度(TKL) 4-bit无符号整型。表示变长的Token字段(0-8字节）的长度。长度9-15是保留的，不能设置长度为9-15。如果设置了长度为9-15，必须被当作消息格式错误来处理。 

  02：000 00010 code码：0.02

   8-bit无符号整型。拆分为3-bit的分类信息和5-bit详细信息。  写作”c.dd”。c是3-bit长，可以是一个从0到7的数字，dd是5-bit长。  它一个两位的数字，从00到31。  分类信息c可以代表是  一个请求（0），  一个成功的响应（2），  一个客户端错误响应（4），  一个服务端错误响应（5）。 

   coap定义的响应码格式如图 ![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个字节
6A C1 D6 CB： token值
b3、options分析
在options中就可以看到coap协议的紧凑性尽量节省每一个字节
首先看一下options的结构：

option 字段值含义：

首先分析第一个字节
B2：1011,0010 ： option delta为11， option length 为2
option11 为：Uri-Path 长度为2字节 =》 72 64：rd
在接续分析下一个字节
11：0001，0001：option delta为1，注意因为前一个option delta有值，就说明此时的option值为11+1 =12 为：Content-Format， 长度1个字节=》28 ：40 格式如下：

继续分析：
39: 0011, 1001: option delta为3 上一个option为12 结果为12+3=15为：Uri-Query 长度为9字节：6C 77 6D 32 6D 3D 31 2E 31
接续分析：
0D 05：0000,1101， 0000,0000：option delta为0 上一个option为15 结果为15+0=15为：Uri-Query ，这里多放一个05是为什么呢？因为在COAP协议中在option delta及option lenth 13,14,15都是有特殊含义的

一个option之中的各个字段的含义如下： Option Delta： 表示Option的增量，当前的Option的具体编号。 4-bit无符号整型。值0-12代表option delta。其它3个值作为特殊情况保留： 当值为13：有一个8-bit无符号整型（extended）跟随在第一个字节之后，本option的实际delta是这个8-bit值加13。 当值为14：有一个16-bit无符号整型（网络字节序）（extended）跟随在第一个字节之后，本option的实际delta是这个16-bit值加269。 当值为15：为payload标识符而保留。如果这个字段被设置为值15，但这个字节不是payload标识符，那么必须当作消息格式错误来处理。 Option Length： 表示Option Value的具体长度。 4-bit无符号整数。值0-12代表这个option值的长度，单位是字节。其它3个值是特殊保留的： 当值为13：有一个8-bit无符号整型跟随在第一个字节之后，本option的实际长度是这个8-bit值加13。 当值为14：一个16-bit无符号整型（网络字节序）跟随在第一个字节之后，本option的实际长度是这个16-bit值加269。 当值为15：保留为将来使用。如果这个字段被设置为值15，必须当作消息格式错误来处理。 Option Value 共（option Length）个字节。 

所以这里的value的长度为：13+5=18 值为：65 70 3D 74 65 73 74 6C 77 6D 32 6D 63 6C 69 65 6E 74

b4、最后分析到什么时候结束呢？
FF： 分隔符
之后全部为payload

3工具编译

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报错，尝试关闭终端重新启动

wakaama

• 编译客户端
  下载源码： git clone https://github.com/eclipse/wakaama.git
  编译：cmake examples/client/ && make
  目录重命名：mv wakaama wakaama_client
  *编译服务端
  下载源码： git clone https://github.com/eclipse/wakaama.git
  编译：cmake examples/server/ && make
  目录重命名：mv wakaama wakaama_server

有关BLOCK也是coap的一个重点，主要用于OTA升级包的传输，暂时还没有去详细分析，有感兴趣的同学可以一起讨论下。