Thread e IPv6

O Matter usa o IPv6 para comunicações de TI e aproveita o endereçamento IPv6 Unicast e Multicast para acessar os nós e grupos, respectivamente.

Baixa energia

Alguns nós do Matter são conectados e têm orçamentos de energia que permitem que os rádios fiquem continuamente ligados. Outros tipos de nós, como sensores, precisam funcionar por anos com uma bateria, operando os rádios em redes de baixa potência, como Thread. A arquitetura de proxy, junto com os dispositivos finais em suspensão do Thread, permite que os nós com potência total forneçam funcionalidades no nível da rede e do aplicativo que isolam os nós filhos de transações que consomem muita energia.

Um aspecto fundamental do Matter é que ele funciona tanto em meios de rede de alta capacidade de processamento, como Wi-Fi e Ethernet, quanto em baixa latência e baixa largura de banda, como Thread. Se todos os pacotes Multicast 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 baixa potência e baixa latência, não em transferências de dados de alta largura de banda. Embora os pings ICMPv6 do Thread em uma rede local normalmente tenham um RTT de algumas dezenas de milissegundos, a largura de banda total é limitada a 250 kbps no 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 no PHY IEEE 802.15.4 têm 127 bytes, mas a maior (e típica) unidade de transmissão máxima (MTU) de pacotes IPv6 em Thread é de 1.280 bytes. Portanto, os pacotes IPv6 geralmente precisam ser divididos em vários frames PHY. Esse processo é definido pela RFC4944.

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

Roteadores de borda

Como os nós podem coexistir em ambos os meios de transporte no mesmo Fabric? Embora as duas redes compartilhem credenciais Matter no nível do aplicativo, elas não compartilham a mesma tecnologia de link. Nesse cenário, a rede precisa de um Thread Border Router (TBR) para permitir a conectividade. Os BRs são roteadores IPv6 de stub.

Os roteadores stub permitem a conectividade entre redes stub e redes comuns. 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 do Matter são baseadas em Thread. 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 rede Thread.

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

Os roteadores de borda também são responsáveis por:

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

Para saber mais, consulte o guia do OpenThread Border Router (OTBR).

Multicast IPv6

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

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

Por exemplo, um endereço Multicast do Matter pode ser assim:

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

A Tabela 1 detalha como esse endereço é construído:

Para mais informações, consulte a seção Multicast da cartilha do Thread e a própria RFC.

Quando os endereços IPv6 Multicast são formados, eles também incluem os 56 bits superiores do ID do Fabric. A implicação importante é que o escopo de Multicast está dentro de um Fabric, enquanto os endereços Unicast são compartilhados entre Fabrics. Os nós com muitos fabrics podem ter vários endereços Multicast que definem grupos de nós sobrepostos com escopo em cada fabric.

Portas

O Matter usa a porta 5540 para as transmissões multicast.