Thread e IPv6

Matter usa o IPv6 para comunicações operacionais e aproveita o endereçamento Unicast e Multicast do IPv6 para acessar os nós e grupos, respectivamente.

Baixo consumo de energia

Alguns nós Matter são conectados e têm orçamentos de energia que permitem que os rádios permaneçam ligados continuamente. Outros tipos de nós, como sensores, precisam funcionar por anos com uma bateria, operando os rádios em redes de baixo consumo de energia, como Thread. A arquitetura de proxy, juntamente com Thread dispositivos finais com baixo consumo de energia, permite que os nós com potência total forneçam funcionalidades de rede e de aplicativo que isolam os nós filhos de transações com uso intenso de energia.

Um aspecto fundamental do Matter é que ele funciona em meios de rede de alta capacidade de processamento, como Wi-Fi e Ethernet, mas também em redes de baixa latência e baixa largura de banda, como o Thread. Se todos os Multicast pacotes do Wi-Fi fossem conectados ao Thread, sobrecarregaríamos a rede e, possivelmente, a inundaríamos. O objetivo do Thread é ativar o IPv6 em redes mesh de baixo consumo de energia, baixa latência, não a transferência de dados de alta largura de banda. Embora Thread os pings ICMPv6 do Thread em uma rede local sejam normalmente inferiores a algumas dezenas de milissegundos de RTT, a largura de banda total é limitada a 250 kbps na PHY IEEE 802.15.4. Com retransmissões de pacotes e sobrecarga, a largura de banda máxima típica é de cerca de 125 kbps. Em outras palavras, ordens de magnitude menores que o Wi-Fi.

Os frames na PHY IEEE 802.15.4 são de 127 bytes, mas a maior (e típica) unidade de transmissão máxima (MTU) de pacotes IPv6 em Thread é de 1.280 bytes. Assim, os pacotes IPv6 geralmente precisam ser divididos em vários frames PHY. Esse processo é definido pela RFC4944.

Para saber mais, consulte Endereçamento IPv6 no Thread Primer em openthread.io.

Roteadores de borda

Como os nós podem coexistir em ambos os meios de transporte enquanto estão na mesma estrutura? Embora as duas redes compartilhem credenciais do Matter no nível do aplicativo, elas não compartilham a mesma tecnologia de link.Matter Nesse cenário, a rede precisa de um Thread roteador de borda (BR) para ativar a conectividade. Os BRs são roteadores IPv6 stub.

Os roteadores stub permitem a conectividade entre redes stub e redes normais. Uma rede stub é uma rede de "última milha" que fornece conectividade externa aos membros, mas não serve como um caminho de rede de trânsito entre outras redes. Normalmente, as redes stub Matter são Thread-based. Consulte o rascunho da RFC para mais informações sobre redes stub.

Portanto, os BRs têm a responsabilidade de ser o link entre a rede stub e a rede de infraestrutura adjacente, que é a rede Wi-Fi ou Ethernet local. Eles encaminham apenas os pacotes relevantes para a Thread rede.

Esse processo é realizado atribuindo prefixos IPv6 diferentes a Thread e redes de infraestrutura adjacente. Assim, o BR encaminha apenas unicasts para ou do Thread prefixo IPv6.

Os roteadores de borda também são responsáveis por:

• configurar automaticamente prefixos e rotas IPv6 para as redes Thread e de infraestrutura adjacente, para que hosts em ambos os lados do Thread roteador de borda possam se comunicar.
• publicar pacotes de descoberta mDNS DNS-SD em nome de Thread nós, para que eles possam ser descobertos na rede de infraestrutura adjacente.

Para saber mais, consulte o guia do openthread.io em openthread.io.

Multicast IPv6

As mensagens de grupo também são importantes, porque permitem o controle simultâneo de vários nós Matter usando Multicast. Para rotear esse tráfego para a rede Thread, o Matter e o Thread implementam o Unicast esquema de endereçamento Multicast IPv6 Multicast baseado em prefixo definido pela RFC 3306.

Esse método permite a seleção dos nós de destino de um Multicast pacote com base no prefixo IPv6 Unicast compartilhado.

Por exemplo, um Matter Multicast endereço pode ser assim:

FF35:0040:FD<Fabric ID>00:<Group ID>

A tabela 1 detalha como esse endereço é construído:

Mais informações podem ser encontradas na Multicast seção do Thread Primer e na própria RFC.

Quando os endereços IPv6 Multicast são formados, eles também incluem os 56 bits superiores do ID de fabricação. A implicação importante é que o escopo do Multicast está dentro de uma estrutura, enquanto Unicast endereços são compartilhados entre estruturas. Os nós com muitas estruturas podem potencialmente ter vários endereços Multicast que definem grupos de nós sobrepostos com escopo em cada estrutura.

Portas

Matter usa a porta 5540 para os Multicasts.