Thread e IPv6

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

Baixa potência

Alguns nós Matter são conectados por fio e têm orçamentos de energia que permitem manter os rádios ligados continuamente. 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 inativosThread, permite que os nós com energia total ofereçam funcionalidade no nível da rede e do aplicativo, isolando os nós filhos de transações que consomem muita energia.

Um aspecto fundamental do Matter é que ele funciona em meios de rede de alto rendimento, como Wi-Fi e Ethernet, mas também em baixa latência e baixa largura de banda, como Thread. Se todos os pacotes Multicast do Wi-Fi fossem transferidos para Thread, a rede ficaria sobrecarregada e possivelmente congestionada. O objetivo do Thread é ativar o IPv6 em redes mesh de baixa potência e baixa latência, não a transferência de dados de alta largura de banda. Embora os pings ICMPv6 do Threadem uma rede local sejam normalmente inferiores a algumas dezenas de milissegundos de RTT, a largura de banda total é limitada a 250 kbps na camada física 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 camada física IEEE 802.15.4 têm 127 bytes, mas a maior (e típica) unidade máxima de transmissão (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

Então, como os nós podem coexistir nos dois meios de transporte enquanto estão no mesmo tecido? Embora ambas as redes compartilhem credenciais Matter no nível do aplicativo, elas não compartilham a mesma tecnologia de link. Nesse cenário, a rede precisa de um Thread roteador de borda (BR, na sigla em inglês) para ativar a conectividade. Os BRs são roteadores IPv6 stub.

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

Portanto, os BRs têm a responsabilidade de serem a conexão 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 prefixos IPv6 diferentes a Thread e redes de infraestrutura adjacentes. Assim, o BR encaminha apenas unicasts para ou do prefixo IPv6 Thread.

Os roteadores de borda também são responsáveis por:

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

Para saber mais, consulte o guia Border Router (em inglês) 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, Matter e Thread implementam o esquema de endereçamento IPv6 Multicast baseado em prefixo definido pela RFC 3306.Unicast

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

Por exemplo, um endereço Matter Multicast pode ter esta aparência:

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

A Tabela 1 detalha como esse endereço é construído:

Mais informações podem ser encontradas na seção Multicast do guia de conceitos básicos do Thread e na própria RFC.

Quando os endereços IPv6 Multicast são formados, eles também incluem os 56 bits superiores do ID da estrutura. A implicação importante é que o escopo de Multicast está dentro de um Fabric, enquanto os endereços Unicast são compartilhados entre Fabrics. Nós com muitas estruturas podem ter vários endereços Multicast definindo grupos de nós sobrepostos no escopo de cada estrutura.

Portas

O Matter usa a porta 5540 para seus multicast.