2. Matter配网协议栈与BLE承载层

Matter 的配网（Commissioning）并不是单一协议在工作，而是一条从“发现设备”到“把设备接入 IP 网络”的完整协议栈协作链。理解这条链的关键，是先分清两个层次：Commissioning 应用层负责身份认证、凭证下发和网络配置；承载层（Transport）负责把这些消息真正送到对端。Matter 规范允许 Thread、Wi-Fi、Ethernet 三种承载，其中 Ethernet 设备天然已有 IP 连接，Thread 与 Wi-Fi 设备则通常需要借助 BLE 完成“首次入网”。

因此本节的核心问题是：一台尚未入网的 Matter 设备，如何通过 BLE 被 Commissioner（配网器，通常是手机 App 或生态 Hub）发现、连接、协商参数，并最终把网络凭证交给它。下面按协议栈自下而上拆解。

一、Matter 配网协议栈的分层结构

从下往上，Matter 配网涉及以下层次：

• 物理/链路层：BLE（用于发现与初始配网）、Thread（802.15.4）、Wi-Fi、Ethernet。
• 承载层：BLE 承载用于 Commissioning 阶段；IP 承载（UDP/TCP）用于设备入网后的操作通信。
• 消息层：Matter 消息帧（Message Frame），包含 Session ID、安全标志、消息计数器等。
• 安全层：PASE（Passcode-Authenticated Session Establishment）用于配网器与设备之间的首次安全会话；CASE 用于设备入网后与 Fabric 内其他节点的会话。
• 交互模型层：Commissioning 相关的 Cluster，如 General Commissioning、Network Commissioning、Operational Credentials。

需要特别强调：PASE 会话可以跑在 BLE 上，也可以跑在 IP 上。对于 Thread/Wi-Fi 设备，首次 PASE 通常建立在 BLE 之上；对于 Ethernet 设备，PASE 直接建立在 IP 之上。这就是“BLE 承载层”在 Matter 中的真实定位——它是 PASE 的一条可选传输通道，而非 Matter 应用协议本身。

二、BLE GATT 服务定义

Matter 在 BLE 上定义了一个专用的 GATT 服务，用于承载 Commissioning 消息。其核心特征如下：

• Service UUID：0000FFF6-0000-1000-8000-00805F9B34FB，这是 Matter 规定的配网服务 UUID。
• C1 特征：用于 Commissioner 向设备写入数据（Write），UUID 为 18EE2EF5-263D-4559-959F-4F9C429F9D11。
• C2 特征：用于设备向 Commissioner 上报数据（Notify/Indicate），UUID 为 18EE2EF5-263D-4559-959F-4F9C429F9D12。
• C3 特征：用于 Commissioner 向设备写入附加数据，UUID 为 18EE2EF5-263D-4559-959F-4F9C429F9D13。

实际开发中，C1 和 C2 构成一对双向通道：手机 App 通过 C1 写入配网请求，设备通过 C2 的 Notify 返回响应。C3 用于某些扩展场景。需要注意的是，Matter 的 BLE 承载并不使用标准 BLE 的“读写特征值”语义来传业务数据，而是把 Matter 消息帧封装进 GATT 写入/通知中，因此 MTU 协商直接决定了单次能传多少字节。

三、Commissioning Advertisement

设备在未配网状态下会持续广播 BLE 广告包，这就是 Commissioning Advertisement。它承担两个作用：一是让 Commissioner 发现设备，二是携带配网所需的引导信息。

广告包中通常包含：

• 设备名称：如 MATTER-1234，便于用户识别。
• Discriminator：12 位判别值，用于在多个设备中筛选目标设备。
• Vendor ID / Product ID：厂商与产品标识。
• Commissioning Mode：指示当前是否处于可配网状态。

Commissioner 扫描到广告包后，会根据 Discriminator 和用户输入的配对码（Passcode）决定是否发起连接。配对码通常印在设备标签或二维码上，是 PASE 会话的初始凭证。

四、BLE 连接建立与 MTU 协商

连接建立过程大致如下：

1. Commissioner 扫描到 Commissioning Advertisement，解析出设备地址与 Discriminator。
2. 发起 BLE 连接，连接间隔、从机延迟等参数由双方协商。
3. 发现 Matter GATT 服务，定位 C1/C2/C3 特征。
4. 订阅 C2 的 Notify，使设备可以主动上报。
5. 发起 MTU 协商，确定单次 ATT 载荷上限。
6. 在 C1 上写入 PASE 第一条消息，开始安全会话建立。

MTU 协商是这里最容易被忽视、却最容易出问题的环节。BLE 默认 ATT MTU 为 23 字节，扣除 3 字节 ATT 头后，单次有效载荷只有 20 字节。Matter 消息帧往往大于 20 字节，因此必须协商更大的 MTU。常见做法是请求 247 字节（BLE 4.2/5.0 常见上限），扣除 ATT 头后有效载荷约 244 字节。如果协商失败或对端只支持 23 字节，Matter 层需要做分片重组。

五、从 BLE 到 IP 的承载切换

PASE 会话建立后，Commissioner 通过 Network Commissioning Cluster 向设备下发网络凭证。对于 Thread 设备，下发的是 Operational Dataset（含网络密钥、PAN ID、信道等）；对于 Wi-Fi 设备，下发的是 SSID 和密码。设备收到凭证后尝试加入目标网络，成功后通过 IP 承载向 Commissioner 上报结果。

此时 BLE 连接可以断开，后续的 CASE 会话、Operational Credentials 下发等都在 IP 上进行。整个流程可以概括为：BLE 发现 → BLE 连接 → PASE 建立 → 下发网络凭证 → 设备入网 → 切换到 IP 承载 → CASE 建立。

六、开发中的关键检查点