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Matter 是什么?

本文介绍 Matter 是什么、它如何在 Thread、Wi-Fi 和以太网上运行、配网和多管理员机制如何工作,以及这项标准目前还有哪些不足。

一台小型智能音箱旁放着一部显示智能家居应用的手机

图片: BENCE BOROS / Unsplash

读完本文,你将能够:

  • 说明 Matter 统一了哪些内容,以及它如何在 Thread、Wi-Fi 和以太网上运行
  • 说明配网、fabric 和多管理员如何让多个生态系统共用同一台设备
  • 在开发或选购 Matter 产品之前,看清它目前的不足

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本页内容
  1. Matter 统一了什么,又没有统一什么?
  2. Matter 的数据模型如何运作?
  3. 设备如何加入家庭网络?
  4. 什么是 fabric 和多管理员?
  5. 桥接器如何处理老设备?
  6. Matter 还有哪些不足?
  7. 接下来读什么

在智能家居发展的大部分时间里,买一只灯泡就意味着选边站。Zigbee 灯泡需要 Zigbee 网关,Wi-Fi 插座离不开厂商自己的云,厨房里的语音助手只认自家认证清单上的产品。Matter 是业界为结束这种割裂局面所做的尝试:推出一个统一的应用层标准,任何控制器都能使用。

Matter 由连接标准联盟(CSA)发布,Zigbee 也由这个联盟负责维护。联盟成员包括苹果、谷歌、亚马逊、三星和数百家设备厂商。1.0 版于 2022年10月发布,此后规范一直定期更新,每个版本都会增加功能,许多版本还增加了新的设备类型。Matter 1.5(2025年11月)加入了摄像头、统一的开合类设备(closures)模型、土壤传感器和能源电价数据;Matter 1.5.1(2026年3月)完善了摄像头和门铃这两种设备类型。Matter 1.6(2026年6月)没有新增设备类别,主要带来三项功能:通过 NFC 配网(commissioning);Joint Fabric,即多个控制器共同管理同一个 fabric(fabric 是 Matter 中的安全域,下文详述);以及恒温器建议(thermostat suggestions),由生态系统向恒温器发出调节建议。

本指南将说明 Matter 究竟统一了什么、设备如何加入家庭网络、多个生态系统控制同一台设备时会发生什么,以及在开发或选购 Matter 产品之前应当了解哪些限制。如果你在为家里选择 Matter 还是 Zigbee,请看《Matter 与 Zigbee 对比》。

Matter 统一了什么,又没有统一什么?

Matter 是一种应用层协议。它定义了数据模型(灯、门锁或恒温器如何描述自己)、交互模型(控制器如何读取、写入和订阅这些数据),以及围绕这两者的安全和入网流程。它没有定义新的无线电技术。

Matter 运行在 IPv6 之上,支持三种传输方式:Wi-Fi、以太网和 Thread。Thread 是基于 IEEE 802.15.4 的低功耗网状网络。低功耗蓝牙(BLE)只在设置阶段使用,用来把 Wi-Fi 或 Thread 的网络凭据交给设备;自 Matter 1.6 起,这一步也可以通过 NFC 完成。每台 Matter 设备都是一个 IP 节点,所以控制器通过边界路由器访问 Thread 灯泡的方式,和访问 Wi-Fi 插座完全一样:消息相同,安全机制相同,只是底层链路不同。

Matter 在智能家居架构中的位置 多个控制器各有自己的 fabric,通过 IPv6 使用 Matter 应用层通信;下层由边界路由器把 Thread 网状网络接入 Wi-Fi 和以太网,Matter 设备可以连在任一网络上,桥接器则把旧的 Zigbee 和 Z-Wave 设备接入 Matter。 控制器,各有自己的 fabric 手机 App fabric 1 智能音箱 fabric 2 开源中枢 fabric 3 多管理员 同一设备,多个 fabric Matter 应用层 数据模型、交互模型、证书和会话,可在任何链路上通过 IPv6 传输 IPv6 / UDP IPv6 / UDP 仅在配网时使用 BLE Thread 网状网络 802.15.4 边界路由器 路由 IPv6 Wi-Fi / 以太网 家庭 IP 网络 Thread 灯泡 Matter 设备 Wi-Fi 插座 Matter 设备 桥接器 Matter 节点 Zigbee、Z-Wave 旧设备 Matter 的端到端安全止于桥接器;桥接器后面的旧设备仍使用各自原有的保护机制。
Matter 是应用层:多个控制器各有自己的 fabric,都通过 IPv6 访问同一批设备,无论底层是边界路由器后面的 Thread 网状网络,还是家里的 Wi-Fi 和以太网。桥接器把老式的 Zigbee 和 Z-Wave 设备以 Matter 端点的形式呈现出来。

正因为这样的设计,Matter 常被称为“Zigbee 在 IP 网络上一直缺少的应用层”。Zigbee 既定义了无线电协议栈,也定义了应用规范(application profiles);Matter 借用了 Zigbee 数据模型中“簇”(cluster)的概念,而把无线电部分交给现有的、支持 IP 的链路。

Matter 的数据模型如何运作?

每台 Matter 设备都是一个树状结构:根是节点(node),节点下面是端点(endpoint),每个端点代表一项逻辑功能。双联开关有两个端点,桥接器则为每台桥接的设备各提供一个端点。每个端点实现一种设备类型(如开关灯 On/Off Light、门锁 Door Lock、温度传感器 Temperature Sensor 等),每种设备类型都规定了必须具备的一组簇。

簇把相关的属性、命令和事件归为一组。On/Off 簇有一个 OnOff 属性,以及 On、Off 和 Toggle 三条命令。Level Control 簇负责亮度,Thermostat 簇包含设定温度和模式。由于簇是标准化的,控制器即使从没见过某个厂商的产品,只要知道设备类型,也能正确地控制它。

控制器通过读取、写入、调用和订阅与这个模型交互。对响应速度影响最大的是订阅:控制器不必反复轮询,而是请求设备在设定的最短和最长间隔之内报告属性变化。正因如此,控制面板才能在零点几秒内显示灯已经打开。

设备如何加入家庭网络?

Matter 里的入网过程叫作配网。用户扫描设备上印的二维码,或者输入设备上印的 11 位数字代码(另有一种 21 位的版本,还包含厂商 ID 和产品 ID)。这个代码包含一个鉴别码(discriminator),用来在多台正在广播的设备中找到正确的那一台;还包含一个设置密码(passcode),用于基于密码认证的密钥交换。因此,即使走的是未加密的 BLE 连接,设置通道本身也是加密的。

配网过程中,控制器会验证设备的证明证书(attestation certificate)。这张证书经由一张中间证书,追溯到一张根证书,CSA 的分布式合规账本(Distributed Compliance Ledger)把这张根证书列为受信任的证书。控制器还会检查由 CSA 签名的认证声明(certification declaration)。正是这一步证明设备是经过认证的正品,而不是仿冒品。随后,控制器为设备签发这个家庭 fabric 的操作证书(operational certificate),把网络凭据交给它,设备便以正式成员的身份加入 Wi-Fi 或 Thread 网络。

设置密码只在设置时使用。采用基本配网方式(basic commissioning)时,设备上印的代码每次都可以重复使用;采用增强配网方式(enhanced commissioning)时,已经管理这台设备的控制器会打开一个配网窗口,并生成一个新的临时设置密码。配网完成后,每次通信都由操作证书和会话密钥保护。许多早期的智能家居协议会在配对时泄露密钥,相比之下,这套设计更干净。

什么是 fabric 和多管理员?

fabric 是一个安全域:一套证书,加上一个管理员根证书(信任根)。一个使用 Apple Home 的家庭有一个 fabric,同一个家庭的 Google Home 则是另一个。Matter 的多管理员(multi-admin)功能让一台设备可以同时属于多个 fabric。首次配网之后,用户可以在第一个 App 里打开新的配网窗口,把设备添加到第二个生态系统,无需恢复出厂设置。

这对混用多个平台的家庭是实实在在的改进,但也有限制。每台设备支持的 fabric 数量是固定的(Matter 1.6 的 Joint Fabric 允许多个控制器共用一个 fabric),而自动化、场景和房间分配仍然各自留在每个生态系统里。多管理员共享的是设备的控制权,而不是围绕设备所做的这些设置。

桥接器如何处理老设备?

没人会把还能用的 Zigbee 或 Z-Wave 设备扔掉。Matter 用桥接器解决这个问题:桥接器是一个 Matter 节点,把非 Matter 设备以端点的形式呈现出来。带有 Matter 桥接功能的 Zigbee 网关,会把每只已配对的灯泡呈现为一盏 Matter 灯,这样苹果或谷歌的控制器就能原生识别它们。Home Assistant 这类开源智能家居中枢(网关)也能借助桥接,把自己接入的数百种集成呈现给 Matter 控制器。

桥接设备能使用标准的簇,但在桥接器与设备之间仍走旧协议的那段链路上,享受不到 Matter 的端到端安全保护。安全保护止于桥接器;桥接器后面的无线链路,仍然只有原来那套保护措施。

Matter 还有哪些不足?

首先要看设备类型的覆盖范围。照明、插座、门锁、恒温器、传感器、窗帘和媒体设备最早得到支持;家电、扫地机器人、能源设备和摄像头来得晚一些,还有一些类别仍在等待规范出台,或者等待各生态系统去实现。一款产品可能通过了 Matter 认证,却只开放了自家 App 功能中的部分基础功能,因为厂商特有的功能没有对应的簇。

Thread 部署既取决于边界路由器的质量,也取决于各生态系统是否共享 Thread 凭据,而这方面一直参差不齐。配网失败时,普通用户很难排查,因为报错信息都很笼统。此外,Matter 本身并不能解决对云的依赖:本地控制可行,也很常见,但厂商仍然可以要求用户注册自家账号,才能获得固件升级或额外功能。

什么时候选择 Matter

如果你的产品面向同时使用多个生态系统的家庭,并且希望只做一套认证,而不必分别做四套,就选 Matter。如果本地、低延迟的控制很重要,也用 Matter。如果你的产品需要数据模型目前还没覆盖的功能,或者需要用电池供电的传感器去做 Thread 不擅长的事,比如更适合用 LoRaWAN(一种星型网络,不是网状网络)的远距离户外传感,就该考虑别的方案,或者另加一条专有通道。

接下来读什么

更正与更新
  • 2026年10月17日:注明 Matter 1.0 发布于 2022年10月;加入 Matter 1.5 和 1.5.1;关于版本发布节奏的说法改得更审慎;补充来源链接
  • 2026年10月22日:加入 Matter 1.6(2026年6月):NFC 配网、Joint Fabric、恒温器建议
  • 2026年10月22日:来源更正:11 位和 21 位手动配对码现在链接到同时写明这两种长度的页面(乐鑫科技 Espressif 的 ESP-Matter 常见问题)
  • 2026年11月9日:更正:并非每个版本都增加设备类型(Matter 1.6 没有新增);证明证书的信任链终止于一张被分布式合规账本列为受信任的根证书;采用基本配网方式时,印在设备上的设置密码可以重复使用,增强配网方式则使用临时密码;LoRaWAN 是星型网络,不是网状网络

更正的处理方式:编辑方针(英文)。

主题:Matter、智能家居、Thread、连接标准联盟、互操作性

示意图