《IoT开发实战：CoAP卷》

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CoAP是受限制的应用协议（Constrained Application Protocol）的简称。随着近几年物联网技术的快速发展，越来越多的设备需要接入互联网。虽然对人们而言，连接互联网方便快捷，但是对于那些低功耗受限制设备，接入互联网却非常困难。在当前由PC机和智能手机组成的互联网世界中，信息交换一般通过TCP和HTTP协议实现。但是低功耗受限制设备要实现TCP和HTTP协议也许是一个非常苛刻的要求。为了让低功耗受限制设可以流畅接入互联网，CoAP应运而生。CoAP是一种物联网应用层协议，它运行于UDP协议之上，而不是像HTTP那样运行于TCP之上。CoAP借鉴了HTTP协议大量的成功经验，CoAP和HTTP都使用请求响应工作模式。与HTTP采用文本首部不同，CoAP采用完全的二进制首部，这使得CoAP的首部更短，传输效率更高。CoAP为低功耗受限制设备而生，一个内存仅有20KB的单片机也可以实现CoAP服务器或客户端。
本书主要内容包括：
学习CoAP必要的网络基础知识
CoAP与MQTT、HTTP之间的区别与联系
CoAP核心内容：二进制首部、工作模式、重传机制、响应码、选项和媒体类型等
CoAP扩展内容：CoAP资源描述和CoAP观察者
使用C语言、Python或Node.js实现CoAP客户端与服务器
使用Copper插件和Wireshark调试CoAP [2]

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前言
第1章　物联网与网络协议1
1.1　本章主要内容1
1.2　物联网与IP2
1.2.1　IPv42
1.2.2　IPv62
1.2.3　6LoWPAN3
1.3　物联网与HTTP 6
1.3.1　HTTP6
1.3.2　REST风格6
1.4　物联网与CoAP7
1.4.1　CoAP8
1.4.2　RFC文档汇总8
1.5　物联网与MQTT协议10
1.5.1　MQTT协议10
1.5.2　MQTT主题10
1.5.3　MQTT服务质量11
1.6　本章小结12
第2章　物联网与开源硬件13
2.1　本章主要内容13
2.2　Arduino13
2.2.1　Arduino简介13
2.2.2　常用Arduino型号14
2.2.3　Arduino扩展接口15
2.3　树莓派16
2.3.1　树莓派简介16
2.3.2　常用树莓派型号16
2.3.3　树莓派扩展接口19
2.4　本章小结20
第3章　网络技术回顾22
3.1　本章主要内容22
3.2　IP23
3.2.1　动手尝试23
3.2.2　IPv4首部26
3.2.3　IPv4地址27
3.2.4　IPv6首部28
3.2.5　IPv6地址30
3.3　UDP31
3.3.1　动手尝试31
3.3.2　UDP首部35
3.3.3　UDP示例分析35
3.4　TCP37
3.4.1　动手尝试37
3.4.2　TCP首部41
3.4.3　TCP示例分析42
3.4.4　UDP与TCP对比43
3.5　HTTP44
3.5.1　动手尝试44
3.5.2　HTTP工作模式50
3.5.3　HTTP首部51
3.5.4　HTTP请求方法53
3.5.5　HTTP状态码53
3.5.6　HTTP首部字段54
3.5.7　HTTP的优势与问题54
3.6　本章小结56
第4章　CoAP快速入门57
4.1　本章主要内容57
4.2　Copper插件入门58
4.2.1　Copper插件安装58
4.2.2　Copper插件入门示例59
4.3　Arduino CoAP服务器实现61
4.3.1　获取示例61
4.3.2　示例说明62
4.3.3　动手测试67
4.3.4　着手分析70
4.4　本章小结73
第5章　CoAP核心74
5.1　本章主要内容74
5.2　CoAP首部74
5.2.1　版本编号Ver75
5.2.2　报文类型T75
5.2.3　标签长度指示TKL75
5.2.4　准则Code76
5.2.5　报文序号Message ID77
5.2.6　标签Token77
5.2.7　选项Options77
5.2.8　分隔符0xFF78
5.2.9　负载Payload78
5.3　CoAP工作模式78
5.3.1　逻辑分层结构79
5.3.2　报文类型79
5.3.3　请求/响应模式81
5.4　CoAP重传机制83
5.4.1　CoAP重传情况分析83
5.4.2　传输参数说明84
5.4.3　最大传输耗时（MAX_TRANSMIT_SPAN）85
5.4.4　最大等待时间（MAX_TRANSMIT_WAIT）86
5.5　CoAP方法87
5.5.1　GET87
5.5.2　POST87
5.5.3　PUT87
5.5.4　DELETE87
5.6　CoAP响应码87
5.6.1　正确响应88
5.6.2　客户端错误88
5.6.3　服务器错误89
5.7　CoAP选项90
5.7.1　选项格式90
5.7.2　URI相关选项91
5.7.3　Content-Format选项92
5.7.4　Accept选项92
5.7.5　Etag选项92
5.7.6　If-Match选项94
5.7.7　If-None-Match选项96
5.7.8　选项示例97
5.8　CoAP媒体类型99
5.8.1　link-format类型100
5.8.2　文本与二进制类型100
5.8.3　JSON类型101
5.9　本章小结102
第6章　CoAP扩展103
6.1　本章主要内容103
6.2　CoAP资源描述103
6.2.1　CoAP资源描述原理103
6.2.2　CoAP资源描述详解105
6.3　CoAP观察者模式106
6.3.1　观察者模式原理106
6.3.2　CoAP观察选项107
6.3.3　观察者模式示例108
6.4　本章小结110
第7章　CoAP软件实现111
7.1　本章主要内容111
7.2　libcoap112
7.2.1　libcoap安装112
7.2.2　libcoap使用详解114
7.2.3　libcoap入门示例117
7.3　aiocoap119
7.3.1　aiocoap安装120
7.3.2　aiocoap入门示例120
7.3.3　aiocoap块传输示例124
7.3.4　aiocoap树莓派GPIO示例126
7.4　node-coap129
7.4.1　Node.js安装130
7.4.2　node-coap入门示例132
7.4.3　node-coap媒体类型示例135
7.5　Californium137
7.5.1　准备工作137
7.5.2　Californium入门示例140
7.6　本章小结149
第8章　CoAP调试工具150
8.1　本章主要内容150
8.2　Copper调试工具150
8.2.1　Copper地址栏151
8.2.2　Copper工具栏152
8.2.3　Copper响应首部153
8.2.4　Copper负载内容154
8.2.5　Copper请求选项154
8.2.6　Copper使用示例155
8.3　Wireshark163
8.3.1　Wireshark安装164
8.3.2　Wireshark使用164
8.3.3　Wireshark示例166
8.4　本章小结169
第9章　微型物联网系统——服务器部分171
9.1　本章主要内容171
9.2　假想需求171
9.3　原型设计172
9.3.1　系统结构说明172
9.3.2　系统流程设计173
9.3.3　网页原型设计174
9.4　详细设计174
9.4.1　技术选型说明175
9.4.2　数据库设计176
9.4.3　CoAP API设计176
9.4.4　HTTP API设计177
9.5　具体实现179
9.5.1　数据库实现180
9.5.2　CoAP路由实现183
9.5.3　Web前端实现190
9.5.4　Web后端实现195
9.6　综合测试199
9.6.1　启动微型物联网系统199
9.6.2　增加模拟数据200
9.6.3　访问默认设备200
9.6.4　使用分页功能200
9.6.5　访问其他设备201
9.7　本章小结202
第10章　微型物联网系统——设备部分203
10.1　本章主要内容203
10.2　设备与网络结构说明203
10.2.1　设备说明203
10.2.2　网络结构说明205
10.3　Contiki入门206
10.3.1　Contiki初步207
10.3.2　native入门示例211
10.3.3　安装交叉工具链212
10.3.4　SensorTag入门示例213
10.4　搭建边界路由218
10.4.1　创建Slip-Radio218
10.4.2　创建Native-Border-Router219
10.5　增加NAT64223
10.5.1　NAT64简介223
10.5.2　安装Jool224
10.5.3　UDP NAT64示例225
10.6　CoAP Client Sensor231
10.6.1　加入网络并启动任务232
10.6.2　获取传感器数据233
10.6.3　传递传感器数据235
10.7　综合测试238
10.7.1　启动CoAP服务器238
10.7.2　启动边界路由和NAT64239
10.7.3　生成并下载固件239
10.7.4　查看运行结果239
10.8　本章小结242
参考文献243 [2]