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Matter 1.0解讀 —— 協議整體介紹

matter是 CSA連接標準聯盟(原Zigbee 聯盟)新推出的一個應用層協議。是一種新的、基于IP的連接標準,Matter的商標所有權是隸屬于CSA聯盟的。

matter原來叫Connected Home over IP (CHIP)項目,2021年5月12日正式更名為matter,同一時間Zigbee聯盟更名為CSA連接標準聯盟(CSA聯盟)。推廣matter項目。matter的目標是簡化制造商的開發并提高消費者的兼容性。該項目建立在一個共同的信念之上,即智能家居設備應該是安全、可靠和無縫使用的。該項目以網際互聯協議 (IP) 為基礎,并為設備定義一組基于 IP 的網絡技術。2022年10月4日CSA正式發布了V1.0協議,本文主要介紹下spec協議的整體框架。先從spec整體來看有13個章節,下面分別簡要介紹下這些章節的主要內容,后續分別的單獨針對這些章節做一些較為詳細的學習和解讀。

第一章:整體介紹

Matter規范定義了基于Internet協議的智能家居設備的可互操作應用層解決方案的基本需求。本質上就是一個應用層協議。本章像大多數spec一樣,里面定義了一些約束,基本的名稱解釋,縮寫。如果你熟悉其它的一些協議規范,這里還列舉了一些和HomeKit,Wave,Thread,ZigBee相關的概念映射關系。以及參考和引用的一些外部的文檔和標準說明和一些文檔使用的約束規則,如bit順序,數字的表示形式等。這章基本大體瀏覽下就好了,重點可以看看基本的概念的定義,大概有三頁,如Administrator,Advertising Data ,Attribute ,Binding,Binding等等。這塊后面抽時間翻譯下分享給大家。

第二章:架構介紹

這章主要講協議的架構,Matter旨在為智能家居設備建立一個通用的基于ipv6的通信協議。該協議定義了將部署在設備上的應用層以及不同的鏈路層,以幫助維護互操作性。下圖展示了堆棧的正常操作模式:

該體系結構被劃分為層,以幫助分離不同的職責,并在協議棧的各個部分之間引入良好的封裝級別。絕大多數交互通過下圖中捕獲的堆棧進行。

包括網絡拓撲結構介紹:單Thread網絡,單WIFI網絡和星型混合網絡。

第三章:加密基元介紹

本章介紹了該協議中使用的各種密碼原語、算法和協議構建塊。它為它們每一個都介紹了一個可以在本規范的其他章節中引用的函數抽象。本章還將這些密碼原語映射到具有相應適當的信息性或規范性參考的特定實例。在相關的地方,它還提供了關于在特定上下文中使用這些映射的必要或相關信息,以實現兼容的實現。主要的一些基礎算法模塊包括:

  • 確定性隨機比特發生器(DRBG)
  • 真隨機數發生器
  • 哈希函數
  • 鍵希消息認證碼(HMAC)
  • 公鑰密碼學
  • 數據保密性和完整性
  • 信息隱私
  • 密鑰派生函數(KDF)
  • 基于密碼的密鑰推導函數(PBKDF)
  • 密碼認證密鑰交換(PAKE)

第四章:安全通道介紹

安全通道和消息層提供了一致的網絡服務節點之間進行安全通信。

在調測和單播通信過程中,提供了發現機制來確定對端IPv6地址和運行參數。使用證書(CASE)或共享密碼(PASE)提供安全會話建立機制。

第五章:入網相關介紹

本章主要介紹matter設備的入網相關的流程,細節的協議規范,包括允許設備上載到Matter網絡所需的上載負載的內容。它還指定了所述有效載荷的表示和編碼,如二維碼、手動輸入的代碼和NFC標簽中的內容。

第六章:設備認證介紹

本章描述在實體之間建立信任所涉及的過程和加密憑據。設備認證部分為專員和管理員提供了在共享密鑰和其他憑證等敏感信息之前確定節點是否是真正認證產品的機制。設備認證特性依賴于設備認證證書(DAC)鏈和證書聲明(CD)。節點操作憑據部分描述了在通過證書驗證的會話建立過程中,所有節點用于相互驗證的憑據,包括節點操作證書(NOC)鏈。這些憑據構成了如何識別節點的基礎,并參與確保操作單播通信的安全。

第七章:數據模型介紹

這是數據模型規范包的一部分,與底層(編碼、消息、網絡、傳輸等)無關。每個規格都可以獨立維護。這個包作為一個整體,應該獨立維護為不可知論的,并與較低的層解耦。這個包可以通過包含在垂直協議棧規范中來引用。后面交互模型和系統模型,都類似。

數據模型:為端點、集群、屬性、數據類型等定義一階元素和命名空間。

交互模型:定義節點之間的交互、事務和操作。

系統模型:定義端點和集群之間管理的關系。

Cluster Library:集群規格參考庫。

設備庫:設備類型規格的參考庫。

本文檔定義了數據模型的一階元素和名稱空間,也可以稱為元模型(數據模型的)。該文檔是數據模型中的“先讀我”規范。該數據模型最終在通信堆棧的應用層實現。該規范沒有定義如何存儲數據、編碼數據或允許對數據進行什么交互。

第八章:交互模型介紹

本章其目的是定義一個從其他層抽象交互的層,包括安全、傳輸、消息格式和編碼。本文檔的目的是與ZCL中當前的集群規范保持一致(目前是第8版),并且仍然支持集群隨時間的推移而演進。其中ZCL就是ZigBee的一個規范。因為csa聯盟的前身就是ZigBee的標準制定者,這塊沿用了之前的規范。

第九章:系統模型介紹

本章規范定義了數據模型元素的本地和遠程實例之間的持久關系,支持這些實例之間的操作通信系統。系統是一組節點和持久關系,它們根據本地或外部刺激自動化數據流和控制。

第十章:交互編碼介紹

該規范詳細說明了在Matter TLV格式中交互模型(IM)的編碼。具體來說,它詳細描述了映射到交互模型的Matter消息的應用程序有效負載的編碼。

第十一章:服務和設備管理介紹

該集群提供用于確定節點基本信息的屬性和事件,支持對節點特征(如Vendor ID、Product ID和序列號)的調試和操作確定,這些特征適用于整個節點。

第十二章:多網絡(Fabric)介紹

多Fabric特性允許將一個節點委托給多個獨立管理的Fabric。有了這個功能,當前管理員可以(在用戶同意的情況下)允許另一個fabric的專員在其fabric中對該節點進行委托。新專員必須擁有由其受信任根證書頒發機構(TRCA)頒發的自己的節點操作證書(NOC)。一旦完成調測并正確配置了節點,新加入的Fabric上的管理員就可以訪問節點并執行所有管理任務。Fabric由其受信任根證書頒發機構(TRCA)錨定。TRCA可以委托一個或多個頒發noc的中間證書頒發機構(ICA)。多個供應商或公司可以使用相同的CA層次結構,在這種情況下,它們將在相同的受信任根證書頒發機構下進行管理。

第十三章:安全要求介紹

每個事項安全和隱私需求都引用了威脅模型中的潛在對策(CM)和威脅(T),它們激發了需求。需求按主題分組。除非另有說明,這些需求通常涉及所有設備和節點(即Matter功能的所有實現)。一些需求是專門為一組特定的實現或角色調用的。

(轉載自:baijiahao.baidu.com/s?id=1748215980293034982&wfr=spider&for=pc)

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