“不会过时”的协议？CoAP与其他协议相比有何不同？

什么是CoAP协议？

CoAP（Constrained Application Protocol，受限应用协议）是一种专为物联网（IoT）设备和资源受限网络设计的应用层协议。它的诞生也是由于物联网设备大多都是资源限制型的，比如 CPU、RAM、Flash、网络宽带等；对于这类设备来说，想要直接使用现有网络的TCP和HTTP来实现设备信息交换是不现实的，为了让这部分设备能够顺利接入网络，CoAP 协议因此诞生。

 

如上图所示，CoAP协议是一个应用层协议，基于传输层UDP而开发，而MQTT/HTTP协议则是基于TCP开发的。它采用了与HTTP类似的特征，同时又弥补了UDP传输的不可靠性。对于物联网小型设备而言，CoAP协议是一个极佳的选择，CoAP这种轻量级协议可以很好地适配资源受限的设备和场景。

 

CoAP协议特点

CoAP 参考了很多 HTTP 的设计思路，同时也根据受限资源限制设备的具体情况改良了诸多的设计细节，增加了很多实用的功能。以下是关于其特点的简易介绍。

 

（1）轻量级

CoAP协议的设计非常简单，使用的头部和选项字段较少，占用的网络带宽和资源较少。这使得它非常适合在资源受限的设备和网络中使用。

 

（2）基于UDP

CoAP通常在UDP上运行，而不是TCP。这使得它更适用于无连接、低延迟和高效率的通信。此外，CoAP还支持对消息的可靠性传输，通过CoAP的CON（Confirmable）和ACK（Acknowledgment）消息。

CoAP传输

 

（3）RESTful架构*

CoAP采用RESTful架构风格，使用类似于HTTP的请求-响应模型。它支持GET、POST、PUT和DELETE等常用的HTTP方法，以进行资源的读取、创建、更新和删除。

 

RESTful架构*：REST（Representational State Transfer）是一种设计风格而不是标准，如果一个架构符合REST原则，我们就称它为RESTful架构，REST可以直译为表现层状态转化，表现层其实指的是资源的表现层。

 

（4）低能耗和低带宽消耗

CoAP协议针对资源受限设备和网络进行了优化，具有低能耗和低带宽消耗的特性。它使用了一些机制，如观察（Observing）和分组（Grouping），以减少通信的开销。

 

（5）资源标识符

CoAP使用统一资源标识符（URI）来标识资源，这样客户端可以通过URI来定位和操作特定资源。这与HTTP的URL类似。

 

（6）支持IP多播
 

 允许一对多的通信，这对于物联网中的多个设备同时接收更新非常有用。

一对多通信

 

（7）可靠性

CoAP协议支持可靠传输，通过使用重传和确认机制来确保消息的可靠传递。

 

（8）安全性

CoAP协议可以与DTLS（Datagram Transport Layer Security）结合使用，提供端到端的安全性。DTLS是基于UDP的安全传输协议，用于保护CoAP通信的机密性和完整性。

CoAP与DTLS结合

 

（9）自定义选项

CoAP允许在消息头中包含自定义选项，以满足特定应用的需求，这使得它非常灵活和可扩展。

 

CoAP协议 VS MQTT协议

CoAP和MQTT都是比较适合嵌入式设备的轻量级协议，以下是CoAP与MQTT协议的简单对比。

 

MQTT协议不支持带有类型或者其它帮助Client理解的标签信息，所有MQTT Client需要知道消息格式。而CoAP协议则恰恰相反，因为CoAP内置发现支持和内容协商，这样便能允许设备相互窥测以找到数据交换的方式。

 

MQTT是长连接而CoAP是无连接。MQTT Client与Broker之间保持TCP长连接，这种情形在NAT环境中也不会产生问题。若是在NAT环境下使用CoAP，就需要采取一些NAT穿透性措施。

 

MQTT是多个客户端通过中央代理进行消息传递的多对多协议，即消息不是直接从客户端发送到客户端，而是由客户端发布到存储在 MQTT 代理中的主题，客户端可以通过订阅一个或多个主题来接收消息。CoAP基本上就是一个在Server和Client之间传递状态信息的单对单协议。
 

 

CoAP协议的应用领域

CoAP协议几乎已在所有行业得到了广泛的应用，它提供轻量级、高效的方式来进行通信和控制，适用于各种资源受限的环境，方便我们的生活和工作。

 

如：CoAP被广泛用于连接和管理物联网设备，因为它轻量级且能够在受限的网络和资源条件下高效运行。这包括智能家居设备、传感器、智能城市系统等。医疗设备和健康监测系统可以使用CoAP进行数据传输和远程监控。这对于远程医疗保健和慢性病患者的远程监测非常有用。此外，在工业自动化、智能交通系统、农业和环境监测等场景，CoAP协议同样适用。