Thread e IPv6

Matter utilizza IPv6 per le comunicazioni operative e sfrutta sia l'indirizzamento Unicast che Multicast IPv6 per accedere rispettivamente ai nodi e ai gruppi.

Basso consumo

Alcuni nodi Matter sono cablati e hanno budget energetici che consentono di mantenere le radio sempre attive. Altri tipi di nodi, come i sensori, devono funzionare per anni con una batteria, utilizzando le radio su reti a basso consumo come Thread. L'architettura proxy, insieme a Thread Sleepy End Devices, consente ai nodi a piena potenza di fornire funzionalità a livello di rete e di applicazione che isolano i nodi secondari dalle transazioni ad alta intensità energetica.

Un aspetto fondamentale di Matter è che funziona sia su supporti di rete ad alta velocità effettiva come Wi-Fi ed Ethernet, sia su bassa latenza e a bassa larghezza di banda, come Thread. Se tutti i Multicast pacchetti da Wi-Fi venissero collegati a Thread, sovraccaricheremmo la rete e potremmo inondarla. L'obiettivo di Thread è abilitare IPv6 nelle reti mesh a basso consumo, a bassa latenza, non il trasferimento di dati ad alta larghezza di banda. Sebbene Thread i ping ICMPv6 di Thread in una rete locale siano in genere inferiori a poche decine di millisecondi RTT, la larghezza di banda totale è limitata a 250 kbps nel PHY IEEE 802.15.4. Con le ritrasmissioni e l'overhead dei pacchetti, la larghezza di banda massima tipica è di circa 125 kbps. In altre parole, ordini di grandezza inferiori a Wi-Fi.

I frame sul PHY IEEE 802.15.4 sono di 127 byte, ma l'unità massima di trasmissione (MTU) più grande (e tipica) dei pacchetti IPv6 in Thread è di 1280 byte. Pertanto, i pacchetti IPv6 spesso devono essere suddivisi in più frame PHY. Questa procedura è definita da RFC4944.

Per saperne di più, consulta Indirizzamento IPv6 nella Thread guida introduttiva a openthread.io.

Router di confine

Quindi, in che modo i nodi possono coesistere su entrambi i supporti di trasporto nella stessa struttura? Sebbene entrambe le reti condividano le credenziali Matter a livello di applicazione, non condividono la stessa tecnologia di collegamento. In questo scenario, la rete ha bisogno di un Thread Border Router (TBR) per abilitare la connettività. I router di confine sono router IPv6 stub.

I router stub consentono la connettività tra le reti stub e le reti normali. Una rete stub è una rete "ultimo miglio" che fornisce connettività esterna ai suoi membri, ma non funge da percorso di rete di transito tra altre reti. In genere, le reti stub Matter sono Thread-based. Per ulteriori informazioni sulle reti stub, consulta la bozza RFC.

I router di confine hanno quindi la responsabilità di essere il collegamento tra la rete stub e la rete di infrastruttura adiacente, ovvero la rete Wi-Fi o Ethernet locale. Inoltrano solo i pacchetti pertinenti alla Thread rete.

Questa procedura viene eseguita assegnando prefissi IPv6 diversi a Thread e alle reti di infrastruttura adiacenti. Pertanto, il router di confine inoltra solo unicast da o verso il prefisso IPv6 Thread.

I router di confine sono anche responsabili di:

• Configurare automaticamente i prefissi e le route IPv6 per entrambe le Thread e le reti di infrastruttura adiacenti in modo che gli host su entrambi i lati del TBR possano comunicare.
• Pubblicare pacchetti di rilevamento DNS-SD mDNS per conto dei Thread nodi, in modo che possano essere rilevati sulla rete di infrastruttura adiacente.

Per saperne di più, consulta la guida OpenThread Border Router (OTBR).

Multicast IPv6

Anche i messaggi di gruppo sono importanti perché consentono il controllo simultaneo di più Matter nodi tramite Multicast. Per instradare questo traffico nella rete Thread, sia MatterThread implementano lo Unicast basato sul prefisso IPv6 Multicast Addressing Scheme definito dalla RFC 3306.

Questo metodo consente la selezione dei nodi di destinazione di un Multicast pacchetto in base al prefisso IPv6 Unicast condiviso.

Ad esempio, un Matter Multicast indirizzo potrebbe avere il seguente aspetto:

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

La Tabella 1 descrive in dettaglio come viene costruito questo indirizzo:

Per ulteriori informazioni, consulta la Multicast sezione della guida introduttiva a Thread e la RFC stessa.

Quando vengono formati gli indirizzi Multicast IPv6, includono anche i 56 bit superiori dell'ID struttura. L'implicazione importante è che l'ambito di Multicast è all'interno di una struttura, mentre Unicast gli indirizzi sono condivisi tra le strutture. I nodi con molte strutture possono potenzialmente avere più Multicast indirizzi che definiscono gruppi di nodi sovrapposti con ambito in ogni struttura.

Porte

Matter utilizza la porta 5540 per i suoi Multicast.