CoAP-Konnektor

Übersicht

Der CoAP-Konnektor (Constrained Application Protocol) ermöglicht die Kommunikation mit ressourcenbeschränkten IoT-Geräten. CoAP ist ein leichtgewichtiges Protokoll für stromsparende Geräte und verlustbehaftete Netzwerke, das häufig in Smart Home, industriellem IoT und Sensornetzwerken verwendet wird.

Konnektor-Typen:

• CoapReader - Daten von CoAP-Endpunkten lesen
• CoapWriter - Daten an CoAP-Endpunkte schreiben

Funktionen

• ✅ Mehrere Transportprotokolle (UDP, TCP, DTLS)
• ✅ Sichere Kommunikation mit DTLS
• ✅ PSK- und zertifikatbasierte Authentifizierung
• ✅ GET-, POST- und PUT-Methoden
• ✅ Polling-basierte Datenerfassung

Grundkonfiguration

CoAP Reader (UDP)

{
  "type": "CoapReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.50:5683",
    "transport": "UDP",
    "pollingRate": 5000,
    "path": "/sensors/temperature"
  }
}

CoAP Reader (TCP)

{
  "type": "CoapReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.50:5683",
    "transport": "TCP",
    "pollingRate": 5000,
    "path": "/sensors/all"
  }
}

CoAP Writer

{
  "type": "CoapWriter",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.50:5683",
    "transport": "UDP",
    "path": "/actuators/valve",
    "method": "PUT"
  }
}

Konfigurationsparameter

Reader-Konfiguration

Parameter	Typ	Erforderlich	Beschreibung
endpoint	string	✅	CoAP-Serveradresse (Host:Port)
transport	string	✅	Transportprotokoll: UDP, TCP oder DTLS
pollingRate	integer	✅	Polling-Intervall in Millisekunden
path	string	✅	CoAP-Ressourcenpfad (z.B. /sensors/temp)
dtlsConfig	object	❌	DTLS-Konfiguration (erforderlich für DTLS-Transport)

Writer-Konfiguration

Parameter	Typ	Erforderlich	Beschreibung
endpoint	string	✅	CoAP-Serveradresse (Host:Port)
transport	string	✅	Transportprotokoll: UDP, TCP oder DTLS
path	string	✅	CoAP-Ressourcenpfad
method	string	✅	HTTP-Methode: POST oder PUT
dtlsConfig	object	❌	DTLS-Konfiguration (erforderlich für DTLS-Transport)

Transportprotokolle

UDP

Standard-CoAP über UDP (Standardport 5683):

{
  "endpoint": "192.168.1.50:5683",
  "transport": "UDP"
}

Geeignet für: Niedrige Latenz, ressourcenbeschränkte Geräte

TCP

CoAP über TCP für zuverlässige Übertragung:

{
  "endpoint": "192.168.1.50:5683",
  "transport": "TCP"
}

Geeignet für: Zuverlässige Verbindungen, größere Payloads

DTLS

Sicheres CoAP mit DTLS-Verschlüsselung (Standardport 5684):

{
  "endpoint": "192.168.1.50:5684",
  "transport": "DTLS",
  "dtlsConfig": {
    "pskIdentity": "device1",
    "pskKey": "c2VjcmV0a2V5"
  }
}

Geeignet für: Sichere Kommunikation über nicht vertrauenswürdige Netzwerke

DTLS-Sicherheitskonfiguration

Pre-Shared Key (PSK)

{
  "type": "CoapReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.50:5684",
    "transport": "DTLS",
    "pollingRate": 5000,
    "path": "/sensors/secure",
    "dtlsConfig": {
      "pskIdentity": "bXlkZXZpY2U=",
      "pskKey": "c2VjcmV0a2V5MTIz"
    }
  }
}

Hinweis: pskIdentity und pskKey sind Byte-Arrays (typischerweise Base64-kodiert in JSON).

Zertifikatbasierte Authentifizierung

{
  "type": "CoapReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.50:5684",
    "transport": "DTLS",
    "pollingRate": 5000,
    "path": "/sensors/secure",
    "dtlsConfig": {
      "certFile": {
        "mode": "path",
        "data": "/certs/client.crt"
      },
      "keyFile": {
        "mode": "path",
        "data": "/certs/client.key"
      },
      "caCertFile": {
        "mode": "path",
        "data": "/certs/ca.crt"
      }
    }
  }
}

Zertifikatdateien (Base64)

{
  "dtlsConfig": {
    "certFile": {
      "mode": "base64",
      "data": "<base64-kodiertes-zertifikat>"
    },
    "keyFile": {
      "mode": "base64",
      "data": "<base64-kodierter-privater-schlüssel>"
    },
    "caCertFile": {
      "mode": "base64",
      "data": "<base64-kodiertes-ca-zertifikat>"
    }
  }
}

Datenformat

Reader-Antwort

Der CoAP-Reader erwartet JSON-Antworten vom Endpunkt:

{
  "temperature": 25.5,
  "humidity": 60,
  "battery": 85
}

Writer-Payload

Der CoAP-Writer sendet den Daten-Payload als JSON:

{
  "valve_position": 75,
  "mode": "auto"
}

Häufige Anwendungsfälle

1. Sensornetzwerk-Überwachung

Von mehreren Sensor-Endpunkten lesen:

{
  "type": "CoapReader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.50:5683",
    "transport": "UDP",
    "pollingRate": 10000,
    "path": "/sensors/environment"
  }
}

2. Sichere Gerätekommunikation

Mit Geräten mit DTLS-Sicherheit verbinden:

{
  "type": "CoapReader",
  "config": {
    "endpoint": "iot-gateway.local:5684",
    "transport": "DTLS",
    "pollingRate": 5000,
    "path": "/api/v1/data",
    "dtlsConfig": {
      "pskIdentity": "Z2F0ZXdheTE=",
      "pskKey": "c3VwZXJzZWNyZXQ="
    }
  }
}

3. Aktorsteuerung

Befehle an IoT-Aktoren senden:

{
  "type": "CoapWriter",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.100:5683",
    "transport": "UDP",
    "path": "/actuators/light",
    "method": "PUT"
  }
}

4. Smart-Building-Integration

Gebäudesysteme über CoAP steuern:

{
  "type": "CoapWriter",
  "config": {
    "endpoint": "building-controller.local:5683",
    "transport": "TCP",
    "path": "/hvac/setpoint",
    "method": "POST"
  }
}

Fehlerbehebung

Verbindung fehlgeschlagen

Lösungen:

• Endpoint-Adresse und Port überprüfen
• Netzwerkverbindung prüfen
• Sicherstellen, dass der CoAP-Server läuft
• Transportprotokoll mit Serverkonfiguration abgleichen

DTLS-Handshake fehlgeschlagen

Lösungen:

• PSK-Identität und -Schlüssel mit Serverkonfiguration abgleichen
• Zertifikatgültigkeit und -ablauf prüfen
• CA-Zertifikat auf Korrektheit prüfen
• Cipher-Suite-Kompatibilität überprüfen

Ungültige Antwort

Lösungen:

• Sicherstellen, dass der Endpunkt gültiges JSON zurückgibt
• Ressourcenpfad auf Korrektheit prüfen
• Inhaltsformat auf application/json überprüfen
• Server-Logs auf Fehler prüfen

Anfrage-Timeout

Lösungen:

• Timeout erhöhen, wenn das Netzwerk langsam ist
• Auf Netzwerküberlastung prüfen
• Überprüfen, ob das Gerät reagiert
• TCP für unzuverlässige Netzwerke in Betracht ziehen

Best Practices

1. DTLS für Produktion verwenden: Sensible Daten immer verschlüsseln
2. Angemessene Polling-Rate: Aktualität mit Gerätebatterielebensdauer ausbalancieren
3. Timeouts behandeln: CoAP-Geräte können intermittierend verfügbar sein
4. Observe verwenden, wenn verfügbar: Für Echtzeit-Updates (zukünftige Funktion)
5. Ressourcenpfad-Konvention: REST-ähnliche Benennung folgen (/sensors/temperature)

Verwandte Konnektoren

• MQTT - Alternatives IoT-Protokoll
• HTTP - REST-API für leistungsfähige Geräte
• Filter - CoAP-Daten filtern
• InfluxDB - Sensordaten speichern