Matter und Thread sind Ihnen möglicherweise ein Begriff, aber Sie haben noch nicht komplett verstanden, was sie genau sind und wie sie funktionieren. Häufig werden in Beschreibungstexten oder eher oberflächlichen Erklärungen Hinweise wie “Matter und Thread sind zwei Konnektivitätsprotokolle, die für drahtlosen Datenaustausch in Heimnetzwerken verwendet werden” gegeben. Solche Angaben erschweren das Verständnis eher noch mehr.
Dieser Text befasst sich daher mit einigen grundlegenden Informationen über Matter und Thread. Dabei werden die Funktionen, die Vor- sowie Nachteile, die Kommunikation, die Verwendung im Smart-Home, die kompatiblen Geräte und die Sicherheit thematisiert. Der Text nutzt dabei so wenig technische Fachbegriffe wie möglich. Gänzlich lässt es sich allerdings nicht vermeiden. An den entsprechenden Stellen erfolgen verständliche Zusatzerklärungen.
Was ist Matter?
Es handelt ich um ein Protokoll, das es drahtlosen Geräten ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, ohne dass eine Wi-Fi-Verbindung erforderlich ist. Protokolle sind Sätze von Regeln, die festlegen, wie Geräte innerhalb einer Netzwerkumgebung kommunizieren. Sie definieren beispielsweise das Format von Datenpaketen, wie sie übertragen werden und wie Fehler behandelt werden. Netzwerkprotokolle sind unerlässlich, um sicherzustellen, dass Daten zuverlässig und sicher zwischen zwei oder mehr Geräten übertragen werden. Wird diesen Vorgaben nicht entsprochen, können keine Daten ausgetauscht werden.
Der Begriff Standard taucht regelmäßig im Zusammenhang mit Protokollen auf. Im Prinzip handelt es sich um die Verkürzung des Begriffs Standardisierung. Der Ausdruck verdeutlicht also, dass die identischen Regeln (eben die, die im Protokoll festgehalten sind) zu befolgen sind, damit Geräte miteinander sprechen können.
Zurück zu Matter: Es handelt sich um ein offenes Standardprotokoll. Seine Inhalte sind also frei zugänglich. Dies gestattet es in der Theorie, dass alle Hersteller von Smart-Home-Geräten den Standard integrieren. Lösungen unterschiedlicher Marken können dann miteinander kommunizieren. Geräte von Apple, Samsung, Ikea oder auch Amazon funktionieren also gemeinsam. Dies war bislang nicht der Fall und hat massive Probleme bereitet, ein wirklich “intelligentes” Smart-Home zu erschaffen, das nicht nur von einer Marke stammt. Dieses Protokoll wird deshalb auch als Interoperabilitätsstandard bezeichnet, um das Potenzial des Zusammenspiels von Geräten unterschiedlicher Hersteller zu verdeutlichen.
Ein wichtiger Bestandteil des Standards sind die sogenannten “Device Object Models” (“Gerät Objekt Modelle”). Diese Modelle beschreiben, wie Geräte in Matter zu integrieren sind und wie sie gesteuert werden können. Es gibt eine Vielzahl von verschiedenen Device Object Models für unterschiedliche Geräte und Anwendungen. Diese Modelle sind also letztendlich, die es ermöglichen, Geräte der verschiedenen Hersteller miteinander zu verbinden und zu steuern.
Die Ursprünge des Open-Source-Protokolls
Der Standard hieß ursprünglich “Project Connected Home over IP” (CHIP). Es war (und ist) ein gemeinsam von Apple, Amazon, Google und der Zigbee Alliance getragenes Projekt, das die Interoperabilität von Geräten im vernetzten Zuhause verbessert. Das Matter-Protokoll kristallierte sich dabei früh als das wichtige Element heraus. Es ermöglicht es den Nutzern nicht nur, Geräte über ein einheitliches Netzwerk nahtlos miteinander zu verbinden. Er verwendet auch eine sichere, verschlüsselte Kommunikation zwischen Geräten im Smart-Home.
Durch die Wichtigkeit lässt sich auch der Name erklären. “Matter” ist die englische Vokabel für “Materie”. In der Physik beschreibt die Vokabel dabei ein grundlegendes Konzept, das sich auf alle Substanzen und Objekte bezieht, die durch Masse und Raum definiert sind. Es beschreibt die grundlegenden Eigenschaften von Materie wie Dichte, Volumen und Masse. Eben dies soll Open-Source-Netzwerk-Protokoll auch für die Kommunikation im vernetzten Zuhause bewirken.
Was ist Thread?
Thread ist ein Netzwerkprotokoll, das als Erweiterung von Matter funktioniert und auf dem IEEE 802.15.4-Standard basiert. Das Protokoll wurde ursprünglich von der Thread Group entwickelt, aber wird inzwischen auch maßgeblich von der Open Connectivity Foundation (OCF) unterstützt. Es ermöglicht es verschiedenen Geräten innerhalb desselben Netzwerks, eine Verbindung herzustellen und das Netzwerk zu erweitern. Daher kann man es als eine Art drahtloses Mesh-Netzwerk betrachten. Der Standard zeichnet sich dabei durch geringen Energieverbrauch und Skalierbarkeit aus (d.h. Netzwerke können bei Bedarf vergrößert und verkleinert werden). Der geringe Strombedarf kommt Geräten entgegen, die per Akku betrieben werden.
Zur Erklärung: Was sind Mesh-Netzwerke?
Ein Mesh-Netzwerk ist ein drahtloses Netzwerk, bei dem jedes Gerät direkt mit allen anderen Geräten im Netzwerk verbunden ist. Alle Teile des Netzwerkes fungieren also quasi als Router und verteilen die Daten an alle anderen Geräte im Netzwerk. Im Gegensatz zu “normalen” Netzwerken, bei denen ein einzelner Router oder Access Point für die Kommunikation zwischen den Geräten verantwortlich ist, kann ein Mesh-Netzwerk stabilere Verbindungen erzeugen, da die Last auf mehreren “Schultern” liegt. Mesh-Netzwerke ermöglichen es Benutzern deshalb, drahtlose Verbindungen einzurichten sowie aufrechtzuerhalten – und zwar unabhängig davon, wie weit sich die Geräte voneinander entfernt befinden.
Wie arbeitet Thread?
Thread arbeitet als IPv6-basiertes Mesh-Netzwerkprotokoll mit einem Datendurchsatz von 250 kbps. Der erste Teil bedeutet, es genügt den Anforderungen der Version 6 des Internet-Protokolls, das 2018 veröffentlicht wurde. Es ist deshalb nicht nur eine einfache Lösung für die Vernetzung von “Internet der Dinge”-Geräten (IoT – “Internet of Things”) in einem Heimnetzwerk, sondern auch für den Datenaustausch dieser Hardware mit dem World Wide Web. Der zweite Teil der Aussage bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der die Geräte Daten tauschen können. Diese liegt also bei 250 Kilobyte pro Sekunde.
Der Ansatz des Standards ist dem von Bluetooth sehr ähnlich. Allerdings korrigiert er zwei Schwächen, mit dem der deutlich bekanntere Kommunikationsstandard zu kämpfen hat. Erstens sind die Latenzzeiten bei Thread sehr viel geringer. Dies bedeutet, der Datenaustausch gelingt schneller. Zweitens ist die Reichweite sehr viel höher, da es sich wie erwähnt um ein Mesh-Netzwerk handelt.
Hinweis: OpenThread taucht vielfach parallel als Begriff auf, wenn es um Thread geht. Es handelt sich um eine von Google angestoßene Open Source-Implementierung des Protokolls. Wer diese frei verfügbare Version für eigene Geräte nutzen möchte, muss aber trotzdem der Thread-Gruppe beitreten.
Das Verhältnis von Matter und Thread einfach verständlich durch eine Metapher erklärt
Da ähnliche Begriffe zur Beschreibung Matters und Threads zum Einsatz kamen, verdient ihr Verhältnis eine genauere Beschreibung, um Missverständnisse zu vermeiden. Stellen Sie sich ein großes Bürogebäude vor, indem Abteilungen zusammenarbeiten müssen. Matter regelt, wie die Kommunikation der Abteilungen untereinander generell funktioniert. Dürfen E-Mails geschrieben werden? Wie müssen Nachweise erbracht werden, dass eine Person wirklich eine Information erfragen darf, etc.? Thread befähigt die einzelnen Abteilungen dazu, dass sie stets mit den Ansprechpartnern in Verbindung treten können, die sie brauchen. Alle Abteilungen können zudem eigenständig Informationen weiterleiten, wenn sie dazu aufgefordert werden.
Die Vor- und Nachteile von Matter und Thread
Die beiden Protokolle bieten mehrere Vorteile gegenüber anderen Netzwerktechnologien. Beide Protokolle verfügen über AES-Verschlüsselungen für den Schutz der Daten vor unbefugtem Zugriff oder Missbrauch. Überdies stellen beide Protokolle stabile Verbindungen bereit – auch in Umgebungen mit schwachem Empfang oder hohen Interferenzen – was sie hervorragend für Anwendungsfälle in Innenhäusern geeignet macht – also beispielsweise im Heim- oder im Büro-Netzwerk.
Die wichtigsten Vorteile von Matter in der Übersicht
lokale Kommunikation
In der heutigen Zeit werden viele Befehle im Smart-Home über das Internet übermittelt. Beispielsweise die Steuerungs-App sendet eine Anweisung an den Webserver, der sie an das jeweilige IoT-Gerät weiterreicht. Kommen Sprachsteuerungen dazu, sind oft sogar mehrere Server beteiligt. Dass dies unpraktisch und potenziell unsicher ist, liegt auf der Hand. Der Open-Source-Standard belässt die Kommunikation im lokalen Netzwerk.
Leichte Installation
Die Einbindung von Geräten ins eigene Smart-Home kann mühsam sein – insbesondere, wenn diese von unterschiedlichen Herstellern stammen. Für Matter zertifizierte Geräte erhalten deshalb einen QR-Code. Wird dieser z.B. durch die Handykamera gelesen, kann sofort eine verschlüsselte Verbindung zu dem neuen Gerät hergestellt werden. Dieses ist jetzt Teil des heimischen Netzwerks. Alternativ können die Geräte auch mit Funketiketten ausgestattet sein. Dabei handelt es sich um sogenannte NFC-Chips. Diese ermöglichen die Nahfeldkommunikation (“Near Field Communication”) und können auf diese Weise Verbindungen zu den anderen Geräten im Netzwerk etablieren.
Datenschutz
Alle durch das Protokoll etablierten Verbindungen durchlaufen eine Authentifizierung. Nur berechtigte Partner können auf diese Weise miteinander kommunizieren. Die Liste der vermittelten Verbindungen und die Eigenschaften der Kommunikationspartner (Produktmodelle, etc.) speichert das System aber dezentral ab. Die Elemente sind also an unterschiedlichen Orten abgelegt. Dies sorgt für den nötigen Datenschutz, da nicht problemlos nachvollzogen werden kann, welche Geräte wann miteinander kommuniziert haben. In großen Netzwerken in Büros, Lagereinrichtungen, Schulen oder Universitäten kann dies wichtig sein, da hier immer wieder Fremdgeräte wie neue Handys oder Computer hinzukommen. Da deren Kommunikation im Netzwerk zusätzlich verschlüsselt ist, besteht keine Gefahr, dass sensible Daten von unbefugten Personen abgegriffen werden können.
Software-Update genügt
Bestandsgeräte im Smart-Home müssen nicht notwendigerweise abgeschafft werden, um den Standard zu nutzen. Ein Software-Update genügt, um das Handy, die Beleuchtung, den Fernseher, etc. kompatibel zu machen. Die Hersteller müssen dieses bereitstellen. Viele große Anbieter wie Amazon, Google, Apple und Samsung haben dies bereits getan – oder zumindest versprochen.
Die Nachteile von Matter
Folgenschwere Nachteile des Protokolls existieren kaum. Das größte Problem dürfte sein, dass der Standard die Frequenz 2,4 GHz nutzt. Diese verwenden in der Regel alle sonstigen ins WLAN eingebundenen Geräte. Ist ein Netzwerk ohnehin schon stark beansprucht, gerät es auf diese Weise noch weiter unter Druck.
Eine weitere Schwierigkeit ist die lange Entwicklungszeit. Der Standard sollte eigentlich schon Ende 2021 sein Debüt feiern – es wurde ein Jahr später. Und auch dann war das Protokoll noch nicht für alle Geräteklassen angepasst. Es fehlten beispielsweise Sicherheitskameras, Wallboxen, Staubsauger und Spülmaschinen. Dieses Problem entfällt im Laufe der Zeit. Gemessen daran, dass das Protokoll endlich eine Verbindung aller Geräte im Smart-Home ermöglichen soll, war dieser Start allerdings unglücklich.
Ansonsten ist noch eine Befürchtung zu nennen, von der abzuwarten bleibt, ob sie sich bewahrheitet: Das Open-Source-Protokoll soll eigentlich den Smart-Home-Markt diversifizieren und den Anbietern von Nischen-Produkten eine Chance geben. Diese wissen schließlich, dass sich ihre Geräte einbinden lassen. Allerdings besteht die Befürchtung, dass genau das Gegenteil passieren könnte: Kunden werden sich auf einige große Marken konzentrieren, lautet die Angst. Große Unternehmen können schließlich bessere Preise bieten. Außerdem ist Markenloyalität gerade im technischen Bereich ein wichtiger Faktor für Entscheidungen.
Wer diese Befürchtung teilt, nennt den Smartphone-Markt als mahnendes Beispiel: Mit Android steht ein offenes Betriebssystem zur Verfügung, das beliebig viele Hersteller nutzen können. Anfangs waren deshalb auch zahlreiche Unternehmen am Markt. Im Laufe der Zeit änderte sich dies. Die Zahl der Android-Smartphone-Anbieter wurde immer kleiner, da die Kunden bei einer Marke blieben, wenn sie zufrieden waren.
Die wichtigsten Vorteile von Thread in der Übersicht
Kein hub- bzw. Zugangspunkt notwendig
In einem Netzwerk ist ein Hub ein zentraler Knotenpunkt. Er sendet Daten an alle angeschlossenen LAN-Geräte. Ein Switch ist vereinfacht gesagt die fortentwickelte Form eines Hubs. Er kann intelligent die Verteilung von Datenströmen steuern. Eigentlich benötigt jedes Netzwerk mindestens einen entsprechenden Zugangspunkt. Da durch den Einsatz Threads ein Mesh-Netzwerk etabliert wird, werden die teilnehmenden Geräte selbst zu kleinen Hubs. Der entsprechende Bedarf entfällt deshalb.
Große Netzwerke realisierbar
Laut der Thread Group können mehr als 250 Geräte in ein Smart Home eingebunden werden und effektiv zusammenarbeiten, die das Protokoll nutzen. Es lassen sich also auch sehr große Heim- oder Geschäftsnetzwerke umsetzen.
Geräteausfälle legen nicht das ganze Netzwerk lahm
Bei einem zentralen Hub funktioniert die Steuerung aller Geräte nicht mehr, wenn eines nicht mehr reagiert. Mit dieser Lösung passiert dies nicht. Als Beispiel: Nutzer richten eine Routine ein, dass die Außen- und die Flurbeleuchtung angeht, wenn eine Person die Türklingel ab einer bestimmten Uhrzeit betätigt. Fällt die Sprachsteuerung in einem Smart-Home mit einem zentralen Hub aus, ist auch diese Routine lahmgelegt. Durch Threads Mesh-Netzwerk ergibt sich kein Problem.
Unterstützung von Apple
Vergleichbare Smart Home-Protokolle, die über eine beachtenswerte Verbreitung verfügen, sind Z-Wave und ZigBee. Beide haben allerdings mit einem erheblichen Problem zu kämpfen, das für diesen Standard nicht gilt: Ihnen fehlt die Unterstützung von Apple. Die Kalifornier sind auf dem Smart-Home-Markt einer der wichtigsten Anbieter. Im Januar 2023 stellte das Unternehmen beispielsweise eine neue Version seines smarten Lautsprechers “HomePod” vor. Zeitgleich wurde bekannt, dass die kleinere Version (“HomePod Mini”) über Sensoren verfügt, um die Umgebungsfeuchtigkeit und die Temperatur zu messen. Apple kündigte an, diese per Update zu aktivieren – und den Lautsprecher so nützlicher zu machen. Die Unterstützung durch Apple gibt diesem Protokoll deshalb einen echten Wettbewerbsvorteil.
Die Nachteile von Thread
Der Standard benötigt eine “Brücke”, um Geräte nicht nur miteinander, sondern auch mit dem Internet kommunizieren zu lassen. Ganz ohne zentrales Gerät (z.B. Router) geht es nicht. Dies gilt auch in anderer Hinsicht: Möchten Sie eigene Automationen bzw. Routinen für Ihr Smart-Home erstellen, benötigen Sie ein Gerät, das diese Informationen bündelt. Vereinfacht gesagt: An irgendeiner Stelle im Netzwerk müssen Sie die Eingaben machen und auch Veränderungen vornehmen können. Gleiches gilt, wenn Nutzer aus der Ferne auf das eigene Smart-Home zugreifen möchten. Geeignet ist beispielsweise der schon erwähnte HomePod (sowohl in der normalen wie auch in der Mini-Ausstattung).
Genau wie das Open-Source-Protokoll nutzt auch dieses eine Frequenz von 2,4 GHz. Dies ergibt sich schon aus der Notwendigkeit des Zusammenspiels mit dem übergeordneten Protokoll. Die identischen Erläuterungen wie im entsprechenden vorherigen Abschnitt gelten deshalb auch hier. Das Problem verschärft sich allerdings weiter, weil Kommunikationen auf der Frequenz hinzukommen.
Weiter oben wurde Threads Datendurchsatz bereits thematisiert: Dieser liegt wie geschildert bei 250 kbps. Dies ist relativ langsam. Es stehen deshalb lediglich Basisfunktionen zur Verfügung. Übermittelt werden in der Hauptsache Synchronisierungskontexte. Dies bedeutet, dass beim Einspielen von neuen Befehlen wie z.B. Automationen Abgleiche zwischen den Geräten vorgenommen werden, um die Anweisungen zu integrieren. Das Protokoll ermöglicht es dagegen z.B. nicht, zur strukturierten Datengewinnung genutzt zu werden. Die Kommunikation muss relativ oberflächlich bleiben. Für Smart-Home-Netzwerke bedeutet dies kein Problem. Beispielsweise im Einsatz für die Industrie 4.0 würde Thread hingegen schnell an die eigenen Grenzen stoßen.
Wie funktioniert die Kommunikation über Matter und Thread?
Die beiden Protokolle funktionieren nach dem Peer-to-Peer-Modell (P2P). In diesem System ist jedes Gerät Teilnehmer an einem bestehenden Netzwerk mit anderen Geräten, aber jedes Gerät fungiert sowohl als Server als auch als Client – es sendet Anfragen an andere Geräte und empfängt Anfragen von anderen Geräten. Die Kommunikation zwischen den verbundenen Geräten erfolgt über das Protokoll MQTT (“Message Queuing Telemetry Transport”). Mit diesem können Daten in Form von Nachrichten zwischen den Geräten übertragen werden. Nützlich wird dies im Smart-Home beispielsweise dann, wenn ein Sprachbefehl durch den Nutzer zu übermitteln ist.
Für die Kommunikation gilt außerdem: Jedes Gerät im Netzwerk hat seine eigene IP-Adresse – sowohl für den Sendevorgang als auch für den Empfang – damit es die Nachrichten übermitteln oder empfangen kann. Bildlich gesprochen sind es digitale Briefkästen, die Computer, Handys, Tablets, Kühlschränke, Fernseher, etc. im Netzwerk haben. Jedes Gerät hat auch seine eigene MAC-Adresse (“Media Access Control”), mit der es zugeordnet wird. Diese Adresse ist nicht nur eindeutig identifizierbar, sondern dient auch zur Autorisierung des Datenaustauschs innerhalb des Netzwerks. Auch hier soll eine Metapher helfen: Die MAC-Adresse weist nach, dass das Gerät seinen eigenen digitalen Briefkasten auch wirklich leeren darf.
Wie können Matter und Thread im Smart-Home eingesetzt werden?
Die beiden Protokolle können im Smart Home in Verbindung mit verschiedenen Arten von intelligenten Endgeräten verwendet werden, um Echtzeitdatenaustausch zu ermöglichen. Beispielsweise könnte man mehrere intelligente Thermostate vernetzen oder mehrere Smart Lights steuern, ohne dass man jedes Mal Wi-Fi benötigt oder neue Kabel verlegt werden müssen. Man kann auch entsprechend kompatible Endgeräte miteinander verbinden, um automatische Aktionen auszulösen – zum Beispiel Lampen automatisch anschalten oder Heizkörpern automatisch eine Temperatureinstellung zuordnen – ohne, dass jegliche weitere Eingabe seitens des Benutzers erforderlich ist.
Welche Probleme sollen durch Matter gelöst werden?
Einige Probleme wurden bereits einige Male thematisiert. Die geräteübergreifende Kommunikation von Geräten im Smart-Home sei beispielhaft genannt. Matter kann allerdings noch mehr: Der Standard ermöglicht auch schnellere Transaktionen und eine bessere Leistung in verteilten Netzwerken. Er kann überdies verwendet werden, um dezentrale Anwendungen (dApps) zu erstellen, die sicherer und effizienter als herkömmliche webbasierte Applikationen sind.
Darüber hinaus kann Matter genutzt werden, um Smart Contracts zu erstellen, die zuverlässiger sind als die mit herkömmlichen Methoden erstellten. Dabei handelt es sich um Computerprotokolle, die Verträge abbilden und deren Einhaltung überwachen. Das Prinzip basiert auf der Blockchain-Technologie. Die Vertragsbedingungen finden direkten Eingang in die Code-Zeilen. Im Smart-Home ist dies nützlich, wenn Geräte Abonnements nutzen sollen – beispielsweise der Fernseher einen Streaming-Dienst. Über einen Smart Contract stellen die Anbieter häufig sicher, dass Nutzer geräteübergreifend Zugriff haben.
Rückblick: Die Situation vor Matter
Bevor das Open-Source-Protokoll entwickelt wurde, gab es eine Vielzahl unterschiedlicher Smart-Home-Standards. Die bekanntesten sind Apple HomeKit, Alexa Smarthome (von Amazon) und Google Home. Sie haben gemeinsam, dass sie ursprünglich für den Umgang mit Sprachassistenten erschaffen worden sind. Primärgeräte waren in allen Fällen Lautsprecher. Keiner der Standards deckt zudem bis heute alle Geräteklassen ab. Für die Apple-Lösung mangelt es beispielsweise an geeigneten Ventilatoren.
Das Problem wird dadurch ersichtlich: Nicht nur ist es nicht möglich, einen anderen Ventilator über Siri (Apples Sprachassistentin) zu steuern. Es ist auch nicht möglich, Anwendungen zum Einsatz zu bringen, die in der Lage wären, als Bindeglied zwischen z.B. einem HomePod-Lautsprecher und dem Ventilator zu fungieren. Es fehlt ein mit der Apple-Lösung kompatibler Standard, der dies erreichen könnte. Für die Google- und die Amazon-Geräte gilt dieser Befund analog.
Welche Geräte von welchen Herstellern können über Matter und Thread kommunizieren?
Eine breite Palette an intelligenten Endgeräten – von Sensoren über Steuergeräte bis hin zu Thermostaten – vertraut auf die beiden Protokolle. Dazu gehören intelligente Thermostate wie Google Nest oder intelligente Glühbirnen wie Philips Hue sowie viele andere intelligente Heimautomatisierungssysteme. Es existieren ebenfalls intelligente Kameras die dieses Protokoll unterstüzen – von WLAN basiert bis hin zu batteriebetriebener Ausführung. Sie alle sind mit openHAB oder HomeAssistant integrierbar, um automatisierte Aktionen anhand der Sensorinformationen auszulösen.
Beispiele: Diese Hersteller unterstützen Matter
Insgesamt unterstützen inzwischen über 300 Hersteller den Standard. An dieser Stelle können deshalb nur die wichtigsten Marken genannt werden:
- Amazon
- Apple
- Samsung
- Bosch
- Siemens
- Brilliant
- Mui Lab
- Shortcut Labs
- Eve Systems
- Belkin
- Innovation matters
- Nanoleaf
- Comcast
- Aqara
- Bosch
- Ikea
Was beim Vergleich der Herstellerunterstützung auffällt, ist: Viele Marken tauchen zwar in beiden Listen auf. Sie sind allerdings keinesfalls deckungsgleich. Das Zusammenspiel der Protokolle im Smart-Home muss bei einigen Unternehmen noch an Akzeptanz gewinnen.
Wie groß ist das Potenzial von Matter und Thread?
Einige vom “Handelsblatt” im September 2022 publizierte Statistiken zeigen auf, wie groß das Potenzial der beiden Standards für das Smart-Home ist. In Deutschland hatten demnach 31,6 Prozent aller Haushalte zumindest eine Smart-Home-Anwendung im Betrieb. Bis 2026 soll der entsprechende Anteil auf 63,9 Prozent steigen. Er wird sich also mehr als verdoppeln, sollte die Prognose stimmen. Deutschland bewegt sich diesbezüglich auf einem sehr hohen Niveau, aber generell gilt: Die Zahl der Smart-Home-Haushalte wird sich rund um den Globus bis 2026 verdoppeln. Einzige Ausnahme ist Nordamerika. Hier ist die entsprechende Zahl bereits jetzt sehr hoch.
Die Statistiken schlüsseln ebenfalls die beiden größten Hindernisse auf dem Weg auf, dieses Ziel zu erreichen. 28 Prozent aller Nicht-Nutzer erklären demnach, dass ihnen die Benutzung zu kompliziert erscheint. Sie sprechen also genau einen der zentralen Punkte an, weshalb Matter entwickelt wurde. Noch mehr Personen haben zudem Sicherheits- und Datenschutzbedenken. Das Potenzial für den Erfolg der Protokolle ist also groß – allerdings muss es gelingen, die Sicherheitsbedenken der Zielgruppen zu zerstreuen. Diese sind größtenteils technisch nicht versiert, was die Aufgabe verkompliziert.
Wie sicher ist die Kommunikation über Matter und Thread?
Das Ende des vorherigen Abschnitts brachte eine der wichtigsten Fragen bereits auf: Wie sicher sind die beiden Protokolle? Generell gilt: Obwohl kein System perfekt ist, bieten sie umfangreiche Schutzvorkehrungen. Alle Verbindungen sind von mehreren Schichten einer starken Verschlüsselung umgeben, was bedeutet, dass sensible Informationen nur für autorisierte Personen sichtbar sind. Sie können nur von authentifizierten Endgeräten gelesen werden.
Die Sicherheitsvorkehrungen von Matter
Das Protokoll nutzt ein PKI-Verschlüsselungsverfahren. Die Abkürzungen stehen für “Public Key Infrastructure” bzw. “öffentlicher Schlüssel Infrastruktur”. Konkret bedeutet dies, dass ein digitales Zertifikat für alle Geräte zum Einsatz kommt. Dieses muss von einem als vertrauenswürdig eingestuften Partner herausgegeben worden sein.
Die jeweiligen Zertifikate sind dabei einzigartig – sie tragen die Bezeichnung “Device Attestation Certificates” (DAC – “Echtheitszertifikate der Geräte”) und sind fälschungssicher. Um dies sicherzustellen, müssen sie sich gegenüber einem Herstellerzertifikat authentifizieren, das die Echtheit bestätigen kann. Es heißt “Product Attestation Intermediate” (PAI – “Vermittler zur Bestätigung der Echtheit des Produkts”). Signiert ist von einer offiziellen Zertifizierungsstelle. Liegt diese Signatur nicht vor, kann der Vorgang nicht weitergehen. Das neue Gerät kann sich nicht mit dem Netzwerk verbinden.
Bevor die Zertifikate überhaupt abgeglichen werden können, kommt es noch zu einem Vorgang namens “PASE” (“Password Authenticated Session Establishment” – “Etablierung einer passwortgestützten Sitzung”). An dieser Stelle kommt der oben erwähnte QR-Code ins Spiel. Er schaltet frei, dass es überhaupt erst zu einem Abgleich der Zerifikate kommen kann. Gelingt dies alles, stellt der “Controller” (z.B. ein smarter Lautsprecher) des Netzwerkes ein “Operational Certificate” (OpCert – “Arbeitsgenehmigung”) aus, das auf dem neuen Gerät gespeichert wird. Es weist nach, dass es im Netzwerk interagieren darf. Ein neu generiertes Stammzertifikat kann stets die Gültigkeit der jeweiligen “Arbeitsgenehmigungen” überprüfen. Ab jetzt ist die Kommunikation vollständig verschlüsselt.
Damit die Matter-Installationen zusätzlich sicherheitsrelevante Daten abrufen können, kommt das “Distributed Compliance Ledger” (DCL – “Verteiltes Register zur Konformitätsprüfung”) zum Einsatz, das im Abschnitt “Datenschutz” im Unterkapitel über die Vorteile des Standards bereits angerissen wurde. Die Informationen werden dezentral auf unterschiedlichen Rechnern verteilt und der Zugriff ist kryptografisch gesichert. Es handelt sich um das Prinzip, das auch für die Blockchain zum Einsatz kommt.
Durch all diese Maßnahmen möchte der Standard verhindern, dass es zu unbefugten Zugriffen auf das Netzwerk kommt. Es soll sich niemand anmelden können, der dazu nicht berechtigt ist. Es soll zudem unmöglich sein, Datenschutz-sensible Informationen zu stehlen.
Die Sicherheitsvorkehrungen von Thread
Die Entwickler sind sparsam, wenn es um Auskünfte bezüglich der konkreten Sicherheitsmaßnahmen geht. Das Protokoll verfüge über “eingebaute Schutzsysteme auf Netzwerkebene”, heißt es. Es kämen AES-Verschlüsselungen zum Einsatz, die Sicherheitslücken anderer Protokolle schlössen, ist ebenfalls von den Entwicklern zu erfahren. Ein Stück weit ist dies dadurch zu erklären, dass für die Sicherheit auch die Gerätehersteller im wesentlichen Maße zuständig sind – und diese ihre Geräte zertifizieren lassen können, wenn diesbezüglich keine Probleme bestehen. Mehr Angaben wären trotzdem wünschenswert.
Fazit: Werden sich Matter und Thread durchsetzen?
Sind die Protokolle die Basis für das Smart-Home der Zukunft? Können sich die Protokolle durchsetzen – einzeln und im Zusammenspiel? Vermutlich lautet die Antwort auf diese Frage: “Jein”. Matter hat als Open-Source-Lösung definitiv eine Zukunft, zumal das Protokoll eines der größten Probleme im Zusammenhang mit dem Smart-Home löst. Wie rosig diese ist, hängt davon ab, ob die Hersteller ihre Unterstützungszusagen auch wirklich erfüllen. Thread hat sich schon bewährt und weiterhin Akzeptanz finden. Aber es existieren eben auch konkurrierende Lösungen, die nicht verschwinden dürften. Und es erscheint unwahrscheinlich, dass die Hersteller in Zukunft komplett auf ihre eigenen Schnittstellen verzichten werden. Matter und Thread haben das größte Potenzial aller bisherigen Ansätze, wirklich eine Vereinheitlichung im Smart-Home-Bereich über Herstellergrenzen hinweg zu erreichen. Ob es gelingt, hängt davon ab, wie schnell und zahlreich die Nutzer das Angebot verstehen und annehmen.