概述

Matter（前称为Project CHIP），是一个统一的、开源的应用层连接标准，旨在使开发者和制造商能够连接并构建可靠且安全的生态系统，并增强智能家居设备之间的兼容性。其构建基于经过市场验证的IP技术，可以支持Wi-Fi和Thread等多种网络协议。

本节介绍了Matter协议的架构、数据模型和网络拓扑概述。

Matter架构

Matter旨在为智能家居设备构建基于IPv6的通用通信协议。Matter协议定义了部署在设备上的应用层以及不同的链路层，用于辅助和维护不同层次的互操作性。下图演示了常见操作的调用协议栈。

Matter使用分层架构分离不同的职责，并且在不同的协议栈之间进行了良好的封装。大部分的交互都会经过下面图例的层级。

Application Layer：设备的高阶业务逻辑。如照明应用的开/关灯泡及控制颜色的功能。
Data Model：定义应用程序的数据模型及动作（Action）。应用程序将使用这些数据与设备进行互操作。
Interaction Model：定义了一系列客户端设备与服务端设备进行的交互。例如，读或写服务设备的属性时的设备行为。这些交互作用于Data Model层定义的元素。
Action Framing：一旦使用Interaction Model构造了一个Action，Action将被序列化为规定的压缩二进制格式，以便进行编码以用于网络传输。
Security：经过编码的Action帧再由Security Layer处理，消息会被加密并附加消息身份验证码。这些处理确保消息发送方和接收方之间的数据的机密性和真实性。
Message Framing & Routing：当交互被序列化、加密和签名时，Message Layer使用必需和可选的头字段构造Payload格式，其中头字段规定消息的属性以及逻辑路由信息。
IP Framing & Transport Management：当Payload被Message Layer层构造后，会使用基于IP的数据传输协议。

数据模型层用来定义应用程序的数据模型及动作。应用程序将使用这些数据与设备进行互操作。数据模型的元素包括Fabric、Node、Endpoint、Cluster等。

一个Fabric是一组通过访问交互模型中定义的数据模型元素来交互的Node。一个Fabric是一个安全域，使得一组Node在该域内可以被识别并进行通信。

一个Node封装了网络上一个可寻址的、唯一的资源。该资源具有一组功能和能力，用户可以清楚地将其识别为一个功能整体，并与其他Node区别开。这种区别通常是物理的，比如物理设备本身，或者物理设备的逻辑实例。Node是数据模型中最高或者最外层的第一级元素。Node是数据模型中最外层唯一可寻址的元素。

一个Node由一个或多个Endpoint组成。一个Endpoint就是由设备类型指示的服务或虚拟设备的一个实例。每个Endpoint都遵从一个或多个设备类型的定义，而这些又定义了Endpoint支持的Cluster。Cluster是在Endpoint上实例化的对象类。

每个Cluster都由一个Cluster规范定义，该规范定义了Cluster的元素，包括Attribute、Event、Command以及与这些元素交互相关的行为。

Matter网络可以由以太网、Wi-Fi和Thread设备组成。

在单一网络拓扑中，所有的 Matter 设备都连接到一个单一的逻辑网络。它可以是Thread/802.15.4网络、Wi-Fi网络或以太网网络。在 Wi-Fi/以太网的情况下，网络实际上可以跨越多个Wi-Fi和/或以太网段，前提是所有段都在链路层桥接。

单一网络拓扑中的每个Node都通过单个网络接口与Fabric中的每个其他Node进行通信。

星形网络拓扑由多个外围网络组成，这些网络通过Hub连接在一起。Hub通常是客户家庭网络（Wi-Fi/以太网）中的设备，而外围网络可以是任何支持的网络类型。外围网络必须始终通过一个或多个边界路由器（Border Router）直接连接到Hub。

在架构上，任何数量的外围网络可以存在于单个Fabric中，包括相同类型的多个网络。Node可以具有到任何网络（Hub或外围设备）的接口，并且可以直接与同一网络上的其他Node通信。然而，任何必须跨越网络边界才能到达目的地的通信必须通过边界路由器。

为了支持家庭自动化互操作性，该协议支持桥接的概念，即通过数据模型Node，实现其他家庭非Matter设备接入Matter网络。