无线物联网中CoAP协议的研究与实现.doc

《无线物联网中CoAP协议的研究与实现.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、无线物联网中CoAP协议的研究与实现　　由于物联网中的很多设备都是资源受限型的，即只有少量的内存空间和有限的计算能力，所以传统的HTTP协议应用在物联网上就显得过于庞大而不适用。IETF的CoRE工作组提出了一种基于REST架构的CoAP协议。CoAP是6LowPAN协议栈中的应用层协议。该文在详细介绍了CoAP协议的内容、特点和交互模型后，在uIPv6STARTKIT无线网络开发套件上，使用ConTIki嵌入式操作系统，不仅在浏览器端实现了CoAP协议而且用自己编写的客户端程序实现了CoAP协议，增加了和数据库之间的交互功能，从而实现了在Web界面上不仅可以查看实

2、时数据，还可以查看历史数据的功能。　　　　0引言　　物联网是在互联网的基础上延伸和扩展的一种网络，其用户端延伸和扩展到了任何物品之间，彼此进行信息交换和通信，目的是实现所有物品与网络的连接，从而方便识别、管理和控制。　　无线物联网的特点包括：全面感知、实时准确传递物品信息、利用智能计算技术对海量数据进行分析和处理，以实现智能化控制。　　由于无线物联网中的设备很多都是资源受限型的，这些设备只有少量的内存空间和有限的计算能力。为此，IETF（IntemetEngineeringTaskForce）的CoRE（ConstrainedRESTfulEnvironment）工

3、作组为受限节点制定相关的REST（RepresentaTIonalStateTransfer）形式的应用层协议。这就是CoRE工作组正在制订的CoAP（ConstrainedApplicaTIonProtocol）协议。　　　　16LoWPAN协议栈　　由于TCP/IP协议栈不适用于资源受限的设备，因此提出了一种6LoWPAN（IPv6overLowpowerWirelessPersonalAreaNetworks）协议栈。CoAP是6LoWPAN协议栈中的应用层协议。6LoWPAN使IPv6可用于低功耗的有损网络，它是基于IEEE802.15.4标准的。6LoWP

4、AN协议栈如图1所示。　　　　协议栈的下两层用802.15.4PHY/MAC，中间加一个IPv6-6LoWPAN适配层，传输层使用UDP协议，应用层使用CoAP协议。它包括REST的最小子集和到HTTP的无状态映射。通信主机使用CoAP协议，能够支持稳定的通信架构，以实现传感器节点与互联网的无线连接。　　　　2CoAP协议　　在2010年3月，CoRE工作组开始制定CoAP协议，到目前为止，该协议还没有定稿。CoAP协议是为物联网中资源受限设备制定的应用层协议。它是一种面向网络的协议，采用了与HTTP类似的特征，核心内容为资源抽象、REST式交互以及可扩展的头选项等

5、。应用程序通过URI标识来获取服务器上的资源，即可以像HTTP协议对资源进行GET、PUT、POST和DELETE等操作。CoAP协议具有如下特点：（1）报头压缩：CoAP包含一个紧凑的二进制报头和扩展报头。它只有短短的4B的基本报头，基本报头后面跟扩展选项。一个典型的请求报头为10～20B.图2是CoAP协议的信息格式。　　　　报头部分各字段的含义如下：V（Version）表示CoAP协议的版本号；T（Type）表示消息的信息类型；OC（OpTIonCount）表示头后面的可选的选项数量；Code表示消息的类型：请求消息、响应消息，或者是空消息；MessageID

6、表示消息编号，用于重复消息检测、匹配消息类型等。　　（2）方法和URIs：为了实现客户端访问服务器上的资源，CoAP支持GET、PUT、POST和DELETE等方法。CoAP还支持URIs，这是Web架构的主要特点。　　（3）传输层使用UDP协议：CoAP协议是建立在UDP协议之上，以减少开销和支持组播功能。它也支持一个简单的停止和等待的可靠性传输机制。　　（4）支持异步通信：HTTP对M2M（Machine-to-Machine）通信不适用，这是由于事务总是由客户端发起。而CoAP协议支持异步通信，这对M2M通信应用来说是常见的休眠/唤醒机制。　　（5）支持资源发

7、现：为了自主的发现和使用资源，它支持内置的资源发现格式，用于发现设备上的资源列表，或者用于设备向服务目录公告自己的资源。它支持RFC5785中的格式，在CoRE中用/.well—known/core的路径表示资源描述。　　（6）支持缓存：CoAP协议支持资源描述的缓存以优化其性能。　　（7）订阅机制：CoAP使用异步通信方式，用订阅机制实现从服务器到客户端的消息推送。实现CoAP的发布，订阅机制，它是请求成功后自动注册的一种资源后处理程序。是由默认的EVENT_和PERIODIC_RESOURCEs来进行配置的。它们的事件和轮询处理程序用EST.notify_s