Granite River Labs, GRL
Stanislas Charles
在新的 Matter 物联智能家居标准下可期待的发展
智能家居业主有可期待好消息。由连接标准联盟（CSA）开发的新物联标准（Matter）现在为智能家居提供更灵活的网络，使得用户连接受欢迎的家用品牌以外的设备。
通过Matter，智能家居设备现在可以连接并托管在一个共同平台上。此外，CSA开发的标准协调了以前的专有协议系统，使制造商能够共同努力创建既连接到相同智能家居网络，又相互兼容的设备。
这意味着智能家居业主现在可以进一步定制自己的家具布置，根据个人的特定需求搭配家庭设备设置。另一个良性的发展是消除了控制单个设备的分散应用。通过Matter，消费者将能从一个单一界面上监控和控制更多设备，享受更顺畅的用户体验和居住环境。
Matter在智能家居中的运作方式
Matter是一个应用层协议，构建在诸如Wi-Fi、以太网（Ethernet）或Thread等众所周知的IP网络之上。此外，低功耗蓝牙（BLE）被用于无线网络配置，这个过程包括网络形成、设备识别和逻辑配置。
Figure 1: 关于物联标准智能家居网络中委托者、受托者和节点之间的关系概述，该网络包括Wi-Fi/Thread和低功耗蓝牙（Bluetooth LE）。
如何将Matter设备连接到智能家居网络
Matter应用层协议的软件基础设施允许用户通过扫描二维码的简单操作将新的物联标准设备连接到家庭网络。这是通过Matter设备的二维码中嵌入的几个关键信息实现的：
- 版本号
- 供应商ID
- 产品ID
- 自定义流程
- 探测能力
- 判别码
- 密码
- 填充
- TLV数据
扫描二维码将激活智能手机的低功耗蓝牙（BLE）功能，以便对Matter设备进行映射和识别。随后，将根据嵌入在二维码中的信息开始进行设备配置。
怎么确保智能手机与Matter设备之间的连接安全？
智能手机与Matter设备之间的通信需要通过密码认证会话建立协议（Passcode-Authenticated Session Establishment protocol，简称PASE）才能得到安全保护。密码是从嵌入在二维码中的基于密码的密钥派生函数（PBKDF）生成的。建立的密码密钥将用于对Matter网络上两个设备之间交换的消息进行加密、认证和保护隐私。
图2：智能手机与新连接的Matter设备之间的委托流程。
在这种情况下，作为委托者的智能手机，将要求新连接的设备提供设备证明凭据（DAC）以验证其合法性和身份。经过清理后，智能手机委托者将在设备上创建并安装节点操作凭据（NOC），以便后续用于身份验证和通信。
既然低功耗蓝牙（BLE）不会被用作主要的通信模式，凭据也必须提供给向无线网络（目前支持Wi-Fi和Thread）。为了促进此过程，智能手机委托者将由管理员的省份被添加进控制列表；而加入该列表的设备基本上会取得所有设备执行特定操作的权限。
委托过程完成后，新设备将被添加到网络（Thread或Wi-Fi）中，而BLE交流会即将关闭。之前连接的所有Matter设备就此能与新设备安全地进行通信。
Matter标准在智能家居中的广泛采用
包括谷歌、亚马逊、苹果和三星在内的大品牌已经开始将一套共同的协议和指南纳入其制造流程中。这些国际公司的广泛支持对于Matter标准在快速增长的智能家居技术市场上的持久性非常有利。
新的制造商也可以通过预定的Matter标准快速的解决兼容性或互操作性问题，轻松地跟上智能家居的潮流。最终消费者也可以通过Matter认证的标志来识别智能家居兼容设备，而无需担心技术规格的繁琐细节。
Matter标准与Thread无线协议的兼容性
Matter是专为在Thread之上运行而设计的标准，而Thread则是使用低功耗及基于网状协议的无线协议。这个设计使Thread能在离线状态下建立快速的数据传输网络。此外，Thread的单线程网络有高度的可扩展性，让许多边界路由器与其他网络（蜂窝网络、Wi-Fi、以太网等）之间的数据传输。
一个Thread网络领导者可以管理高达32个Thread路由器，在设备之间指导流量，这些路由器能随需转换成领导者，让每个路由器连接总共511个终端设备并保持低功耗的操作。即使在没有互联网的情况下，Thread能让Matter认证的设备连接上以及运用只能家居系统，也体现了无线物联网的重大升级。
图3：Thread网络连接图。展示路由器、领导者、边界路由器和终端设备路由器之间的连接。
Thread的可扩展性与Matter标准的广泛兼容性的结合将极大地提升未来智能家居的功能和可靠性。
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连接设备的未来光明无限，而Matter标准在实现这共同愿景中扮演着关键的角色。GRL致力于通过强大而优质的预测试和认证测试为即将获得物联标准和Thread认可的设备打造更简单、更安全、更便捷的智能家居。让我们建立一个所有物联网设备可无缝协同的未来。
作者
Stanislas Charles
拥有7年以上的无线和射频测试经验，Charles对各种技术（包括：蓝牙、Zigbee、Thread、Matter，等）了如指掌。乐于助人的他始终在协助客户们解决关于Matter标准和Thread测试要求的疑问和问题。
