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CoAP（Constrained Application Protocol）こあっぷ

IoT軽量プロトコルUDPRESTセンサー通信M2M

CoAPについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

CoAPは、電池で動く小さなセンサーや機器のために作られた「超軽量な通信ルール」だよ。Webの通信（HTTP）を思いっきりダイエットさせた版で、消費電力や処理能力が限られたIoT機器どうしが、必要最小限のデータをやり取りするためのプロトコルなんだ！

CoAPとは

CoAP（Constrained Application Protocol） は、メモリや電力などのリソースが極めて限られた「制約のある機器（Constrained Device）」向けに設計された軽量なアプリケーション層プロトコルです。温度センサーや照明コントローラーなど、電池で長期間動作させたいIoT機器が、ネットワーク越しにデータを送受信するために使われます。

Webで広く使われるHTTPをベースに設計されており、RESTfulなアーキテクチャ（GET・POST・PUT・DELETEといった操作体系）を踏襲しています。ただしHTTPがTCP上で動くのに対し、CoAPはUDP上で動作するため、通信のオーバーヘッドが大幅に削減されています。2014年にIETFによってRFC 7252として標準化されました。

CoAPが必要とされる背景には、IoT機器の爆発的な普及があります。工場の振動センサー、農地の土壌センサー、ビルの空調制御など、何千・何万台もの機器が低コスト・低消費電力で動き続ける世界では、従来のHTTPのような「重い」プロトコルは使いにくいのです。CoAPはそのギャップを埋める存在として設計されました。

CoAPの構造と仕組み

メッセージの種類

CoAPには4種類のメッセージタイプがあり、信頼性と効率を使い分けられます。

メッセージタイプ	略称	説明
Confirmable	CON	相手からの確認応答（ACK）を要求する。確実に届けたいとき
Non-confirmable	NON	応答不要の送りっぱなし。センサーの定期送信などに使う
Acknowledgement	ACK	CONへの受信確認
Reset	RST	処理できないメッセージへの拒否応答

HTTPとの比較

CoAPはHTTPの「IoT版」として設計されているため、概念は非常に似ています。

比較項目	HTTP	CoAP
トランスポート層	TCP	UDP
ヘッダサイズ	数百〜数KB	最小4バイト
セキュリティ	TLS	DTLS
通信モデル	リクエスト/レスポンス	リクエスト/レスポンス＋ Observe
主な用途	Webブラウザ、APIサーバー	IoT機器、センサー
ポート番号	80 / 443	5683 / 5684（DTLS）

Observeオプション（CoAP独自機能）

CoAPにはObserveという便利な拡張機能があります。クライアントが一度「このリソースを監視したい」と登録しておくと、サーバー側（センサー等）が値の変化を自動通知してくれます。毎回ポーリング（問い合わせ）しなくてよいため、電力消費を大幅に抑えられます。

[クライアント] ──GET（Observe登録）──▶ [温度センサー]
[クライアント] ◀── 25.3℃ ──────────── [温度センサー]（変化時に自動送信）
[クライアント] ◀── 26.1℃ ──────────── [温度センサー]（また変化したら送信）

覚え方

「CoAP ＝超（CoAP）軽量なHTTP」

「こあっぷ」→「小圧（しょうあつ）」＝小さくて圧縮された通信、と覚えると忘れにくいですよ！

歴史と背景

2000年代後半 — IoT（Internet of Things）の普及とともに、リソース制約のある機器向けプロトコルの必要性が高まる。既存のHTTPは機器にとって重すぎた
2010年 — IETFのCoRE（Constrained RESTful Environments）ワーキンググループが発足し、CoAPの標準化作業を開始
2014年 — RFC 7252としてCoAPが正式標準化。IoT業界に広く認知される
2018年 — ObserveオプションがRFC 7641として標準化
2019年 — TCP上でのCoAP動作を定めたRFC 8323が追加公開（NAT越えなど特定環境への対応）
2020年代 — スマートホーム・スマートファクトリー・農業IoTなど幅広い分野に普及。Matter（スマートホーム規格）など新興規格でも参照される

他のIoTプロトコルとの比較

IoTで使われる通信プロトコルはCoAP以外にも複数あり、用途によって使い分けます。

CoAPが向いているケース・向いていないケース

向いているケース	向いていないケース
電池駆動のセンサーからの定期データ送信	大容量ファイルの転送
低帯域・不安定なネットワーク環境	リッチなWebアプリケーション
機器どうしのM2M（Machine to Machine）通信	信頼性が絶対条件（TCPが必須）の用途
メモリが数KB〜数十KB程度の小型マイコン	既存HTTPインフラとの直接統合

規格・RFC番号	内容
RFC 7252	CoAP本体の標準仕様（2014年）
RFC 7641	Observeオプション（変化通知機能）
RFC 8323	TCP・TLS上でのCoAP（2018年）
RFC 7959	Block-wise転送（大きなデータを分割送信）
RFC 8974	拡張トークンサイズ
DTLS（RFC 6347）	UDP上のTLS。CoAPのセキュリティに使用