物(wù)联网约束应用(yòng)协议（CoAP）的基础

2021-03-06

并非所有(yǒu)连接的设备都相等。尽管有(yǒu)些功能(néng)更强大且技术先进，但其他(tā)功能(néng)却是简单的传感器和家庭自动化设备，其能(néng)量，内存，计算能(néng)力和带宽有(yǒu)限。為(wèi)了补偿这种资源受限和低功耗的设备，开发人员可(kě)以选择约束应用(yòng)协议（CoAP）作為(wèi)其IoT协议，以更有(yǒu)效地在两个对等方之间进行通信。

这种轻量级的RESTful协议专门针对网络中具有(yǒu)大量终端设备的部署进行了优化。CoAP能(néng)够在设备上创建和管理(lǐ)资源，发布和订阅数据，管理(lǐ)数据多(duō)播，在请求时提供设备描述，以及提供机制以告知设备是否通電(diàn)（同时节省能(néng)源并简化客户端与客户端之间的通信）。设备。更好的是，CoAP和HTTP REST之间的基础设施相似性使设计人员能(néng)够将对RESTful模式的理(lǐ)解运用(yòng)到他(tā)们的IoT解决方案中。

让我们探讨一下这种独特的请求/响应通信类型的内容和原因。

CoAP一目了然

就像HTTP用(yòng)于在客户端和服務(wù)器之间传输数据和命令一样，CoAP允许相同的命令传输功能(néng)，但是不需要相同数量的资源，因此非常适合当今的物(wù)联网（IoT）设备。

服務(wù)层协议是由Internet工程任務(wù)组（IETF）设计的，即使在受限的低带宽网络中也可(kě)以使简单的设备加入IoT。

从开发人员的角度来看，CoAP感觉非常像HTTP。从传感器获取值与从Web API获取值没有(yǒu)太大區(qū)别。两种协议之间的相似性极大地简化了开发，因為(wèi)设备开发人员可(kě)以在其基础架构中使用(yòng)传统客户端/服務(wù)器HTTP REST服務(wù)中的知名模式。此外，由于HTTP和CoAP共享REST模型，因此可(kě)以使用(yòng)与应用(yòng)程序无关的跨协议代理(lǐ)轻松连接它们。例如，在CoAP vs MQTT方面，这是一个主要优势，因為(wèi)后者不是基于RESTful的。

更快的通讯，更好的電(diàn)池

CoAP旨在满足多(duō)播支持，低开销和简单性等特殊要求，这是物(wù)联网设备的三个重要元素，它们深深地嵌入并且比传统的互联网设备具有(yǒu)更少的内存和電(diàn)源。因此，效率是不可(kě)或缺的，而这正是CoAP所能(néng)提供的。

例如，由于其开销低且简单，CoAP降低了功耗要求。该协议例如通过UDP和BLE进行操作，而UDP和BLE所需的通信开销最小(xiǎo)，并允许更快的唤醒时间和延長(cháng)的睡眠状态。两者合计，这意味着電(diàn)池使用(yòng)寿命更長(cháng)。此外，UDP和BLE所提供的较小(xiǎo)的数据包大小(xiǎo)可(kě)导致更快的通信周期，再次使電(diàn)池使用(yòng)寿命更長(cháng)。

实际上，在控制智能(néng)家居设备时，更快的通信周期和更長(cháng)的電(diàn)池使用(yòng)时间是极好的好处。CoAP允许与例如智能(néng)锁，警报器或加热系统的直接交互，就像在传统HTTP REST服務(wù)中公开时那样。同样，工业设备用(yòng)户也可(kě)以从发送控制命令，查询寄存器和更改配置的功能(néng)中受益。

遠(yuǎn)程访问注意事项

但是，与此同时，设备设计人员必须意识到CoAP的局限性。

CoAP本身不提供遠(yuǎn)程访问，因此，如果连接位于防火墙后面，则用(yòng)户将无法访问其设备。因此，由于按照标准在CoAP中没有(yǒu)安全的传输，因此用(yòng)户将需要自带。 

答(dá)案可(kě)能(néng)是HTTPS，TLS，DTLS或第三方平台。但是，无论选择如何，设备用(yòng)户和设计人员都必须承认这一局限性并做出相应的准备，这是不可(kě)或缺的。同样，不要忽略此方程式中的访问控制。用(yòng)户必须非常确定在穿越任何防火墙时允许谁进入，因此，用(yòng)户有(yǒu)责任确保在正确的客户端和设备之间进行数据传输。或者，他(tā)们可(kě)以选择具有(yǒu)内置安全传输和访问控制的第三方遠(yuǎn)程访问平台。

都是关于节点的

随着传感器数量逐月增長(cháng)，很(hěn)明显，连接物(wù)联网数十亿个节点将需要同时廉价且高效。实现该协议是CoAP最為(wèi)令人兴奋的元素之一，因為(wèi)该协议已设计為(wèi)可(kě)在内存低至10 kb（KiB），代码空间為(wèi)100 KiB的微控制器上运行。

本质上，CoAP采用(yòng)了HTTP REST的最佳元素并缩小(xiǎo)了它们的尺寸。REST主要在HTTP上运行，并且通常在Web API中使用(yòng)。基于REST體(tǐ)系结构的应用(yòng)程序符合一些指导原则和约束，因此生成的协议性能(néng)良好，并且具有(yǒu)高度可(kě)伸缩性，简单性，并且易于修改和扩展。由于CoAP基于REST，但着重于缩小(xiǎo)协议的大小(xiǎo)，因此它是熟悉RESTful模式的小(xiǎo)型设备和设计人员的理(lǐ)想解决方案。

再次，设备和网络设计人员必须考虑访问和安全性，并通过第三方平台的实现来实现对等（P2P）遠(yuǎn)程连接，这可(kě)能(néng)是最好的选择。总體(tǐ)而言，CoAP通过使IoT设备能(néng)够经济高效且安全地在遠(yuǎn)距离传输数据的同时又(yòu)仅消耗很(hěn)少的電(diàn)量，从而帮助最小(xiǎo)化了云设备连接的成本。同时，对于设计者而言，与HTTP REST的相似性使任何设备向CoAP的过渡在2021年都更加诱人。