Der Standard der Standards: Gestern wurde der Smart-Home-Standard Matter in Version 1.0 von der Connectivity Standards Alliance (CSA) veröffentlicht. Er soll Licht ins Dunkle bringen und das Standard-Chaos unter den Smart-Home-Geräten auflösen. Reflexartig werden viele meiner Leser jetzt die Zahl 927 in die Tastatur tippen, aber ich werde mich erstmal überraschen lassen, was sich ergibt. Vielleicht ist es nicht "yet another standard", sondern tatsächlich eine Verbesserung. Zudem haben sich viele große Smart-Home-Anbieter in der Allianz zusammengeschlossen, um diese Harmonisierung durchzuführen – bevor es die Regulatoren tun, wie wir gerade erst mit USB-C gesehen haben.
Ich werde mich in den nächsten Wochen genauer mit Matter beschäftigen und schauen, was sich dazu erforschen lässt. Auch die Security-Aspekte werden dabei relevant werden. Was ich aber ausgesprochen schade finde, ist, dass die Spezifikation (also der Kern des Standards), gar nicht öffentlich ist, wie sich in der Wikipedia lesen lässt:
Version 1.0 of the specification was published 30 September 2022. The Matter specification is provided at no charge upon request after providing full name, company name, email address and consenting to their privacy policy, but cannot be redistributed without permission from CSA.
Das steht natürlich im Kontrast zu anderen Standards wie QUIC, die einfach online und ohne Registrierung vom RFC Editor abgefragt werden können. Ich werde mir wohl für meine Arbeit einen Zugang diesbezüglich holen, kann dann aber im Blog höchstwahrscheinlich nicht mehr auf die Details aus der Spezifikation eingehen. Im Grunde ist es dann ähnlich wie mit Standards von z. B. der IEEE, aber die Chance der besseren Zugänglichkeit des Standards wurde offenbar nicht genutzt. Deswegen ein Blogartikel im Voraus mit meinen Hypothesen und Erwartungen.
Was ich bereits gut finde
Es gibt viele Standards, die sich in den vergangenen Jahren im IoT-Umfeld entwickelt haben. Das hat für eigene Anwendungen natürlich einen Einfluss auf den Layer 7 (Application), also die konkrete Implementierung von Anwendungen: wenn sich der Lichtschalter anders als der Heizkörperthermostat verhält (z. B. das eine System bietet nur HTTP REST auf einer Cloud an, das andere erwartet lokales MQTT), dann bedeutet das einen Mehraufwand, der verhindert werden könnte, wenn man sich auf ein Interface einigt. Aber bevor wir über Layer 7 überhaupt nachdenken können, muss Layer 3 (Network) geklärt sein. In beiden Fällen gibt Matter Vorgaben, wie in Abbildung 1 dargestellt: Layer 7 wird durch den Standard selber beschrieben und als Layer 3 wird IPv6 erwartet. Das ist spannend, da sich hier – sofern technisch dem Zugriff keine Schranken gesetzt werden – damit eine Integration in Heim- und Unternehmensnetze auf klassischen Standards möglich ist. Als Layer 1 bzw. 2 können Ethernet, Wi-Fi, Thread (IEEE 802.15.4), IPv6 for Bluetooth Low Energy, u. v. m. dienen.
Der Einsatz von IPv6 muss allerdings auch technisch implementiert werden: so müssen nicht nur Router und Firewall IPv6 generell unterstützen, sondern die (hoffentlich dedizierten) IPv6-Netze müssen auch bereitgestellt werden. Ob und in welchem Umfang die lokalen Unique Local Addresses (ULAs) nach RFC 1884 eingesetzt werden können, weiß ich zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht. Begrüßenswert ist es in jedem Fall.
Warum rede ich überhaupt von ULA? Da IPv6 nativ kein NAT kennt, dürfte man doch damit gar nicht ins Internet kommen? Ja genau, das muss man bei Matter auch nicht, da der Standard auch lokal und ohne Cloud laufen kann. Somit müssen Schaltbefehle nicht umständlich über das Internet geroutet werden, sondern können den Weg direkt im Heim- oder Unternehmensnetz laufen. Auch das ist eine gute Sache, da so eine Zugriffskontrolle auf Vermittlungsebene in der Organisation durchgesetzt werden kann und man nicht vor verschlüsselten REST-Nachrichten steht.
Apropos Verschlüsselung, an die wurde auch gedacht. So sollen die ausgetauschten Nachrichten signiert und verschlüsselt werden können, ein Aspekt, der vielen Smart-Home-Geräten bisher fehlt.
Matter stellt weiterhin nicht nur eine Spezifikation, sondern auch ein SDK bereit. Dieses ist tatsächlich Open Source und unter der Apache-2.0-Lizenz auf GitHub verfügbar.
Wo ich noch genauer nachhaken werde
Grundsätzlich stellt sich die Frage der Zugänglichkeit zum System: es bleibt zu hoffen, dass die Geräte nicht nur mit fremden Smart-Home-Anwendungen, sondern auch mit den eigenen Smart-Home-Anwendungen kommunizieren können. Wenn ich mir ein Script schreiben will, das Steckdosen schaltet oder Heizthermostate einstellt, brauche ich einen standardisierten, nicht-diskriminierenden Zugriff. Konkret meine ich damit, dass das System – solange ich mich standardkonform verhalte – nicht danach unterscheiden (= diskriminieren) soll, ob ich ein anderes zertifiziertes Smart-Home-Device bzw. eine solche Anwendung bin, oder nicht. Wenn sich ein Ökosystem entwickelt, das zwar Institutionen freien Zugriff gewährt, aber interessierte Einzelpersonen kategorisch ausschließt, ist in der Frage dem fortgeschrittenen Smart-Home-Entwickler bzw. -Anwender wenig geholfen.
Auch der Punkt mit dem Distributed Compliance Ledger (vgl. diesen Artikel von Espressif, den ESP32-Machern, dazu) muss kritisch hinterfragt werden: die Funktionsweise liest sich wie die einer klassischen PKI, vor allem, da die CSA offenbar sowieso Top-Down organisiert ist. Vielen wird sowieso beim Begriff permissioned blockchain der Kamm hochgehen, da eine Blockchain-Datenbank mit Zugriffsverwaltung dem Urgedanken des P2P-Netzwerkes mit der gemeinsamen Konsensfindung zuwiderläuft. Bisher konnte ich diesbezüglich nur ein GitHub-Projekt der ZigBee-Alliance finden, bei dem als Grundlage die Cosmos-Blockchain läuft.
Von der Kritik deutlich zu trennen ist aber der lobenswerte Umstand, dass Firmware-Downloads überhaupt integritätsgeschützt und authentifiziert werden. Sollte es aber tatsächlich so sein, dass es sich beim DCL um eine PKI handelt, über die eine Blockchain gestülpt wurde, kann man sich die Blockchain mitunter gleich sparen.
Abschließend ist auch Kompatibilität ein Punkt: so sollen einige bereits existierende Smart-Home-Geräte zukünftig Matter-Fähigkeiten über ein Firmware-Update erhalten können. Mit Matter 2.0 stellt sich aber auch früher oder später die Frage, ob Matter sich als auf- und abwärtskompatibel erweisen wird: Können bestehende Matter-1.0-Geräte geupdated werden und wie gehen 2.0er-Geräte mit 1.0-Geräten um? Müssen diese mitunter neu gekauft werden?
Wofür ich einen Smart-Home-Standard brauche
Hier habe ich aktuell ein Projekt, das ich bei Gelegenheit implementieren möchte: so soll sich mein Heizthermostat an meinem Kalender orientieren. Wenn ich mir in meinem CalDAV-unterstützenden Kalender einen Außer-Haus-Termin setze, soll die Temperatur abgesenkt werden. Hierzu brauche ich ein Script auf einem Server und ein Heizthermostat. Dieses Heizthermostat selber soll nun aber nicht in meinen Kalender schauen können (Warum auch? Ich habe mehrere Kalender, die in Kombination betrachtet werden müssen.), sondern durch mein Script lokal angesteuert werden. Dieses Script arbeitet dann auf einer Workstation oder einem Raspberry Pi.
Somit managed das Script dynamisch die Heiztemperatur (Input: CalDAV-Kalender) und soll das den Aktoren, also den Thermostaten, über einen Standard mitteilen können.
Ich bin gespannt, ob Matter auch für so einen Fall gebaut ist oder ob der Schwerpunkt in Smart-Home-Zentralen größerer und kleinerer Hersteller liegt.
Tokk
Chris
Viktor Garske 