CoAP 设备接入

名尚智联实现了 RFC 7252 精简子集 的 CoAP Server（端口 5683），用于低功耗、UDP 受限的物联网设备接入。不依赖 Californium，协议栈完全自研。

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一、协议支持

能力	支持
CON / NON / ACK / RST	✅
GET / POST / PUT / DELETE	✅（仅用 POST）
Confirmable Ping	✅（空 CON → 空 ACK）
选项 delta/len 扩展编码（13/14）	✅
URI-Path / Content-Format / Max-Age	✅
Blockwise Transfer	❌（暂不支持）
DTLS / OSCORE	❌（暂不支持）

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二、接入流程

1. POST /dev/{serial}
   Authorization: Bearer {authCode}
   Content-Format: application/json

   Payload: {"props":{"temperature":25.6,"humidity":62.3}}

2. 服务端认证
   → serial + authCode 查 ms_device 表
   → 支持主库 + tenant_* 动态库全局检索

3. 返回
   2.04 Changed → 成功
   4.00 Bad Request → payload 解析失败
   4.01 Unauthorized → 认证失败
   4.04 Not Found → 路径非法
   4.05 Method Not Allowed → 非 POST

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三、命令行测试（coap-cli）

# 安装
npm install -g coap-cli

# 上报属性
coap post coap://your-server:5683/dev/ESP32-001 \
  -H "Authorization: Bearer <authCode>" \
  -H "Content-Format: application/json" \
  -d '{"props":{"temperature":25.6,"humidity":62.3}}'

# → 2.04 Changed

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四、Python 测试脚本

import socket
import struct
import json

def build_coap_post(uri_path: str, auth_token: str, payload: bytes) -> bytes:
    """构建 CoAP CON POST 请求（4 字节首部 + Token + 选项 + payload）"""
    version = 1
    msg_type = 0          # CON
    code = 0x02           # 2.01 Created
    mid = struct.unpack('>H', __import__('os').urandom(2))[0]
    token = b'\x00'       # 可选，空 Token
    token_len = len(token)

    # 选项：URI-Path + Content-Format + Authorization
    # delta/len 编码参考 RFC 7252 第 3 节
    options = bytearray()
    # URI-Path = 11，Content-Format = 12，Authorization = 2048
    uri_path = uri_path.encode()
    cf = struct.pack('>H', 50)   # application/json
    auth = auth_token.encode()

    # 简化版：只用 URI-Path
    # 实际生产需完整选项编码，此处示意
    ...

    header = bytearray([
        (version << 6) | (msg_type << 4) | token_len,
        code,
        mid >> 8, mid & 0xFF
    ])
    return bytes(header + token + options + b'\xff' + payload)

def parse_coap_response(data: bytes):
    """解析 CoAP 响应"""
    first_byte = data[0]
    ver = (first_byte >> 6) & 0x03
    typ = (first_byte >> 4) & 0x03
    tkl = first_byte & 0x0f
    code = data[1]
    mid = (data[2] << 8) | data[3]
    # code 拆解
    cls = code >> 5
    detail = code & 0x1f
    return {"ver": ver, "type": typ, "code": f"{cls}.{detail:02d}", "mid": mid}

# 发送
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.settimeout(5)
msg = build_coap_post("/dev/ESP32-001", "<authCode>",
                      json.dumps({"props": {"temperature": 25.6}}).encode())
sock.sendto(msg, ("your-server.com", 5683))

try:
    resp, _ = sock.recvfrom(4096)
    print(parse_coap_response(resp))
except socket.timeout:
    print("超时未收到 ACK")

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五、响应码对照

CoAP Code	十进制	含义
2.04	0x44	成功（Changed）
4.00	0x80	Payload 格式错误
4.01	0x81	认证失败（serial / authCode 不匹配）
4.04	0x84	路径非法（非 /dev/{serial}）
4.05	0x85	方法不允许（非 POST）
0.00	0x00	空 CON（Ping，正常用于保活）

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六、设备状态维护

• 首次连接：设备通过认证后自动在服务端创建会话（TTL 10 分钟）
• 会话复用：同 socket 的后续请求自动命中会话，无需重复认证
• 离线检测：超过 reader-idle-seconds（默认 300）未收到数据则标记离线

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七、服务端配置

ms:
  coap:
    enabled: true
    port: 5683
  netty:
    udp:
      enabled: true     # CoAP 复用 UDP Netty 通道
      port: 11001       # 全局 UDP 端口（CoAP 用独立 5683）

💡 CoAP 端口 5683 独立于全局 UDP 端口 11001，由 ms.netty.udp.enabled 门控 + ms.coap.enabled 独立开关控制。