스레드 및 IPv6

Matter는 운영 통신에 IPv6를 사용하고 노드와 그룹에 각각 액세스하기 위해 IPv6 Unicast 주소와 Multicast 주소를 모두 활용합니다.

저전력

일부 Matter 노드는 유선으로 연결되어 있으며 라디오를 계속 켜둘 수 있는 에너지 예산이 있습니다. 센서와 같은 다른 유형의 노드는 배터리로 수년 동안 작동하고 Thread와 같은 저전력 네트워크에서 무선 기능을 실행해야 합니다. 프록시 아키텍처는 Thread 절전 모드의 최종 기기와 함께 전체 전원 노드가 에너지 집약적인 트랜잭션으로부터 하위 노드를 보호하는 네트워크 수준 및 애플리케이션 수준 기능을 모두 제공할 수 있도록 합니다.

Matter의 기본적인 측면은 Wi-Fi 및 이더넷과 같은 높은 처리량의 네트워크 매체뿐만 아니라 Thread과 같은 지연 시간이 짧고 대역폭이 낮은 매체에서도 작동한다는 것입니다. Wi-Fi의 모든 Multicast 패킷이 Thread에 브리징되면 네트워크에 과부하가 발생하고 네트워크가 과도하게 사용될 수 있습니다. Thread의 목표는 대역폭이 넓은 데이터 전송이 아니라 저전력, 지연 시간이 짧은 메시 네트워킹에서 IPv6를 사용 설정하는 것입니다. 로컬 네트워크에서 Thread의 ICMPv6 핑은 일반적으로 RTT가 수십 밀리초 미만이지만 총 대역폭은 IEEE 802.15.4 PHY에서 250kbps로 제한됩니다. 패킷 재전송 및 오버헤드를 고려할 때 일반적인 최대 대역폭은 약 125kbps입니다. 즉, Wi-Fi보다 훨씬 낮습니다.

IEEE 802.15.4 PHY의 프레임은 127바이트이지만 Thread의 IPv6 패킷 최대 전송 단위(MTU) 중 가장 크고 일반적인 MTU는 1, 280바이트입니다. 따라서 IPv6 패킷을 여러 PHY 프레임으로 분할해야 하는 경우가 많습니다. 이 프로세스는 RFC4944에 의해 정의됩니다.

자세한 내용은 openthread.io의 Thread 입문서에서 IPv6 주소 지정을 참고하세요.

보더 라우터

그렇다면 동일한 Fabric에 있는 동안 노드가 두 전송 매체에 모두 공존하려면 어떻게 해야 하나요? 두 네트워크 모두 애플리케이션 수준 Matter 사용자 인증 정보를 공유하지만 동일한 링크 기술은 공유하지 않습니다. 이 시나리오에서는 네트워크에 연결을 사용 설정하기 위해 Thread 경계 라우터 (BR)가 필요합니다. BR은 스텁 IPv6 라우터입니다.

스텁 라우터를 사용하면 스텁 네트워크와 일반 네트워크 간에 연결할 수 있습니다. 스텁 네트워크는 구성원에게 외부 연결을 제공하지만 다른 네트워크 간의 전송 네트워크 경로로 작동하지 않는 '마지막 마일' 네트워크입니다. 일반적으로 Matter 스텁 네트워크는 Thread 기반입니다. 스텁 네트워크에 관한 자세한 내용은 RFC 초안을 참고하세요.

따라서 BR은 스텁 네트워크와 로컬 Wi-Fi 또는 이더넷 네트워크인 인접한 인프라 네트워크 간의 링크 역할을 해야 합니다. Thread 네트워크와 관련된 패킷만 전달합니다.

이 프로세스는 Thread 및 인접한 인프라 네트워크에 서로 다른 IPv6 접두사를 할당하여 실행됩니다. 따라서 BR은 Thread IPv6 접두사와의 간에만 unicast를 전달합니다.

보더 라우터는 다음 작업도 담당합니다.

• Thread 경계 라우터 양쪽의 호스트가 통신할 수 있도록 Thread 및 인접한 인프라 네트워크 모두에 IPv6 접두사 및 경로를 자동으로 구성합니다.
• Thread 노드를 대신하여 mDNS DNS-SD 검색 패킷을 게시하여 인접한 인프라 네트워크에서 검색할 수 있도록 합니다.

자세한 내용은 openthread.io의 Border Router 가이드를 참고하세요.

IPv6 멀티캐스트

그룹 메시지도 중요합니다. Multicast를 통해 여러 Matter 노드를 동시에 제어할 수 있기 때문입니다. 이 트래픽을 Thread 네트워크로 라우팅하기 위해 Matter와 Thread 모두 RFC 3306에 정의된 Unicast 접두사 기반 IPv6 Multicast 주소 지정 스킴을 구현합니다.

이 메서드를 사용하면 공유 IPv6 Unicast 접두사를 기반으로 Multicast 패킷의 대상 노드를 선택할 수 있습니다.

예를 들어 Matter Multicast 주소는 다음과 같이 표시될 수 있습니다.

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

표 1은 이 주소가 구성되는 방식을 자세히 보여줍니다.

자세한 내용은 ThreadPrimer의 Multicast 섹션과 RFC 자체에서 확인할 수 있습니다.

IPv6 Multicast 주소가 생성되면 Fabric ID의 상위 56비트도 포함됩니다. 중요한 의미는 Multicast의 범위는 Fabric 내에 있는 반면 Unicast 주소는 Fabric 간에 공유된다는 것입니다. 패브릭이 많은 노드에는 각 패브릭에 범위가 지정된 중복 노드 그룹을 정의하는 여러 Multicast 주소가 있을 수 있습니다.

포트

Matter는 멀티캐스트에 포트 5540을 사용합니다.