CoAPとは
ヘッダを短くして、低消費電力で動くIoT向けのWeb転送プロトコル
- CoAP は、ヘッダを短くし、通信の手順を簡単にすることで、低コスト・低消費電力を実現する、M2M 向けの Web 転送プロトコルです。
- IoTエリアネットワーク向けに、6LoWPAN とともに提案されています。UDP をもとにした軽いしくみで、HTTP と近い形でやり取りできるので、ゲートウェイでの変換も簡単に済みます。
- WAN で多く使われる TCP/IP とは、IoTゲートウェイがプロトコル変換でつなぎます。
CoAPとは
CoAP(Constrained Application Protocol)は、ヘッダを短くし、通信の手順を簡単にすることで、低コスト・低消費電力を実現する、M2M 向けの Web 転送プロトコルです。IoTエリアネットワーク向けに提案されたプロトコルの一つで、同じく提案された 6LoWPAN とセットで覚えます。
インターネットで一般的な TCP/IP は、ヘッダの処理や通信の確立の手順に手間がかかります。電池で動く小さなセンサには、この負担が重くなります。そこで、必要なことだけに絞った軽い転送の約束事として、CoAP が使われます。
しくみ
CoAP の特徴は、次のとおりです。
- ヘッダが短い: HTTP のヘッダを圧縮し、固定のヘッダは4バイトです。
- UDP をもとにする: 通信の手順が簡単で、デバイスの処理と電力を抑えられます。
- HTTP と近い形でやり取りする: 要求を送って応答を受け取る形なので、HTTP との互換性が高く、ゲートウェイでの変換は単純な処理で済みます。
IoTエリアネットワークでは CoAP や 6LoWPAN を使い、WAN では TCP/IP や HTTP が多く使われます。その境目に立つIoTゲートウェイが、プロトコルを変換します(くわしくは「IoTゲートウェイとは」)。
試験での問われ方
IoTシステム技術検定 中級では、第2章「IoTシステムのコンピューティング技術」で出ます。もちこ道場の第2章の問題では、CoAP を含む問題が3問あり、次のような問われ方をしています。
- 穴埋め(空欄1つ): 「6LoWPAN とともに提案されている、ヘッダを短くし手順を簡略にする M2M 向けの Web 転送プロトコル」の空欄に CoAP を選ぶ。選択肢には TCP/IP・XMPP・WebSocket が並びます。
- ほかの用語の外れの選択肢: 「通信ヘッダを短縮し、低コスト・低消費電力を実現する IPv6 ベースのワイヤレスネットワーク規格」を答える問題では、答えは 6LoWPAN で、CoAP は外れの選択肢です。CoAP は「規格」ではなく Web の転送プロトコルです。
- 穴埋め(空欄2つ): 「エリアネットワークでは 6LoWPAN や CoAP、WAN では TCP/IP が多く使われ、ゲートウェイがプロトコル変換を行う」の組み合わせを選ぶ。
似た用語との違い
CoAP は、ほかのプロトコルと何の仲間かで見分けます。
| 用語 | どんなもの |
|---|---|
| CoAP | M2M 向けの Web 転送プロトコル。ヘッダが短く、UDP ベースで軽い |
| 6LoWPAN | IPv6 ベースの、低消費電力のワイヤレスネットワーク規格。物理層には IEEE 802.15.4 を使う |
| TCP/IP | インターネットで一般的なプロトコル。WAN で多く使われ、エリアネットワークには手間が大きい |
| HTTP | Web で広く使われる転送プロトコル。状態を保持せず、ヘッダの情報が多い |
| MQTT | 仲介者のブローカーを介する Pub/Sub モデルの、軽量なプロトコル |
| WebSocket | セッションを保ったまま、双方向でリアルタイムにやり取りする |
| XMPP | チャットなど、即時のやり取りを実現するオープンソースのプロトコル |
覚え方
- CoAP は「HTTP の軽量版」。Web の転送の形はそのままに、ヘッダと手順を軽くしたもの、と覚えます。
- 6LoWPAN と CoAP はセット。6LoWPAN は無線ネットワークの規格、CoAP は Web の転送プロトコルです。
- 問題文に「M2M 向け」「Web 転送プロトコル」「ヘッダを短く」とあれば CoAP、「IPv6 ベースのワイヤレスネットワーク規格」とあれば 6LoWPAN です。
第2章のほかの用語は「第2章 IoTシステムのコンピューティング技術の要点」にまとめています。
第2章の問題を1問、解いてみる
もちこ道場の第2章の問題です。演習画面と同じ解説(図解・選択肢ごとの解説)を付けています。
問1
6LoWPANとともにIoTエリアネットワーク向けに提案されているプロトコルに、ヘッダを短くし通信の手順を簡略にすることで低コスト・低消費電力を実現する、M2M向けのWeb転送プロトコルの1がある。
答えと解説を見る
正解は 4(CoAP)です。
【概要】
CoAPは、M2M向けの標準として定められたWeb上の転送プロトコルである。6LoWPANと同様にIoTエリアネットワーク向けに提案され、通信処理の手続きと時間を減らして低コスト・低消費電力を実現する。
【図解】実験的機能
図解は実験的機能です。内容を簡略化しているため、公式テキストの記載と異なることがあります。
【各選択肢の解説】
- 1. TCP/IPあなたの解答 TCP/IPは、インターネットで一般的に利用されるプロトコルであり、通信の制御に手間がかかるため、IoTエリアネットワークには向かない。
- 2. XMPPあなたの解答 XMPPは、チャットなど即時のやり取りを実現するオープンソースのプロトコルであり、IoTエリアネットワーク向けに提案されたものではない。
- 3. WebSocketあなたの解答 WebSocketは、WebサーバとWebブラウザの間の双方向通信を効率よく行う技術であり、遠隔制御に用いられるものである。ヘッダ短縮を目的としたプロトコルではない。
- 4. CoAP正解あなたの解答 問題文のM2M向け、Web転送プロトコル、ヘッダの短縮という手がかりに合う。TCP/IPとの互換性が高く、ゲートウェイでの変換は単純な処理で済む。
第2章は約50問。いま解いた問題と同じ形で、選択肢ごとの解説と図解が付いています。まずは登録なしで、第1章の50問から解き方を試せます(第2章からはプランで解けます)。
よくある質問
CoAP は何の略ですか?
Constrained Application Protocol の略です。「Constrained」は「制約のある」という意味で、処理能力や電力に限りがある機器でも使えるように作られたことを表しています。
CoAP と MQTT は、どちらも軽いプロトコルですか? 何が違いますか?
どちらも IoT向けの軽いプロトコルですが、しくみが違います。CoAP は、HTTP のように要求を送って応答を受け取る形です。MQTT は、仲介者のブローカーを介して発行者と購読者がやり取りする Pub/Sub モデルです。違いは「HTTP と MQTT の違い」の記事も参考になります。
CoAP は、第2章以外でも出ますか?
出ます。第4章では、デバイス管理用プロトコルの LwM2M がメッセージの伝送に CoAP を使う話や、HTTP・MQTT との比較で出ます。第6章でも、センサネットワークに向いた新しいプロトコルとして HTTP・MQTT と並びます。
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