بروتوكول الشبكة (Thread)

بدأ مشروع Thread كجهد داخلي في شركة Nest Labs . شرعت الشركة في تطوير البروتوكول حوالي عام 2011 لتزويد منتجاتها المنزلية الذكية بطبقة شبكية مشتركة وموثوقة ومنخفضة الطاقة، وقامت بتضمين هذه التقنية في أجهزتها منذ البداية، بدءًا من أول منظم حرارة ذكي من Nest. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 8 ]} في Nest، عمل Thread كطبقة شبكية أسفل طبقة التطبيقات الخاصة بالشركة، Weave؛ ولأن Thread نفسه لا يُعرّف طبقة تطبيقات، فإن بروتوكول تطبيقات مثل Weave (أو لاحقًا، مكتبة Cluster Library الخاصة بـ Zigbee أو Matter) مطلوب لجعل الأجهزة تعمل معًا. ^{[ 8 ]}

في يناير 2014، استحوذت جوجل على شركة نيست لابز مقابل 3.2 مليار دولار أمريكي  ، مع استمرار نيست في العمل تحت علامتها التجارية الخاصة. ^{[ 9 ]} بعد حوالي ستة أشهر، تعاونت نيست مع ARM وسامسونج وشركات أخرى لاقتراح Thread كمعيار صناعي مفتوح بدلاً من كونه تقنية حصرية لشركة نيست. ^{[ 5 ]}

في يوليو 2014، تأسس تحالف مجموعة ثريد لتطوير وصيانة وتعزيز اعتماد بروتوكول ثريد كمعيار صناعي لشبكات تطبيقات إنترنت الأشياء، وبدأ التحالف باستقبال الأعضاء الجدد في أكتوبر من العام نفسه. ^{[ 6 ] [ 9 ]} وضمت المجموعة في بداياتها شركات رائدة مثل ARM Holdings ، وBig Ass Solutions ، وNXP Semiconductors / Freescale ، وNest Labs، و OSRAM ، و Samsung ، و Silicon Labs ، و Somfy ، و Tyco International ، و Qualcomm ، وشركة Yale للأقفال. وفي سنواتها الأولى، قاد مجموعة ثريد موظفون من شركة Nest؛ حيث شغل كريس بوروس منصب أول رئيس لها، وخلفه المهندس الرئيسي في Nest، غرانت إريكسون، في عام 2016. ^{[ 8 ] [ 10 ]}

في أبريل 2015، أعلنت مجموعة ثريد وتحالف زيجبي عن تعاونٍ لتمكين تشغيل طبقة تطبيقات مكتبة زيجبي كلاستر عبر شبكات ثريد. ^{[ 11 ]} وقد صدرت أول مواصفات عامة لثريد في 13 يوليو 2015. ^{[ 7 ]}

في مايو 2016، أطلقت شركة Nest برنامج OpenThread ، وهو تطبيق مرجعي مفتوح المصدر لبروتوكول Thread، على منصة GitHub بموجب ترخيص BSD ثلاثي البنود ، مما يسمح لأي شخص بإعادة استخدامه أو تعديله أو إعادة توزيعه. ^{[ 12 ] [ 10 ] [ 9 ]} وكان الهدف من هذه الخطوة تسريع اعتماد بروتوكول Thread: نظرًا لأن Thread هو بروتوكول IPv6 مبني على معايير مفتوحة، فإنه يمكن تحديث العديد من أجهزة 802.15.4 الحالية لتشغيله، ويمكن للمصنعين اعتماد حزمة برمجية مشتركة بدلًا من كتابة حزمهم الخاصة. ^{[ 9 ] [ 13 ]} وشملت الشركات التي ساهمت في تطوير OpenThread كلاً من ARM و Atmel (التابعة لشركة Microchip Technology ) و Dialog Semiconductor وQualcomm Technologies و Texas Instruments ، وكان يعمل على أجهزة راديو متوافقة مع Thread من موردي أشباه الموصلات مثل NXP وSilicon Labs. ^{[ 9 ] [ 13 ]} ومنذ ذلك الحين، تتولى Google صيانة OpenThread، بعد أن استوعبت فرق تطوير منصة Nest. ^{[ 12 ]}

أطلقت مجموعة Thread برنامج الاعتماد الرسمي الخاص بها في عام 2017. ^{[ 14 ]} وفي أغسطس 2018، انضمت شركة Apple إلى المجموعة، ^{[ 15 ]} وأصدرت أول منتج لها من Thread، وهو HomePod Mini ، في أواخر عام 2020. ^{[ 16 ]}

في عام 2019، أعلن مشروع "المنزل المتصل عبر بروتوكول الإنترنت" (CHIP) - الذي أعيدت تسميته لاحقًا إلى "ماتر" - بقيادة تحالف زيجبي، المعروف الآن باسم تحالف معايير الاتصال (CSA)، وجوجل، وأمازون، وآبل، عن تعاون واسع النطاق لإنشاء معيار مجاني وقاعدة بيانات مفتوحة المصدر لتعزيز قابلية التشغيل البيني في الاتصال المنزلي، بالاستفادة من تقنيات ثريد، وواي فاي، وبلوتوث منخفض الطاقة . ^{[ 17 ] [ 18 ]} انضمت أمازون إلى مجلس إدارة مجموعة ثريد في نوفمبر 2021.

تم إصدار بروتوكول Thread 1.3 في عام 2022 بالتزامن مع Matter 1.0، ليصبح Thread هو بروتوكول نقل الشبكات منخفض الطاقة الخاص بـ Matter. تبعه إصدار Thread 1.4 في سبتمبر 2024، موسعًا نطاق البروتوكول ليشمل تطبيقات تجارية وصناعية أوسع. ^{[ 19 ]} في نوفمبر 2025، أفادت مجموعة Thread أن أكثر من 1000 منتج معتمد من Thread قد وصل إلى السوق - أي بزيادة تقارب عشرة أضعاف خلال عامين - وأن لديها أكثر من 230 شركة عضو. ^{[ 20 ]} اعتبارًا من 1 يناير 2026، لا يمكن اعتماد أجهزة توجيه حدود Thread الجديدة إلا وفقًا لبروتوكول Thread 1.4؛ ولم تعد طلبات اعتماد Thread 1.3 مقبولة. ^{[ 21 ]} في مارس 2026، انضمت شركة شنايدر إلكتريك إلى مجلس إدارة مجموعة Thread. ^{[ 22 ]}

يعمل نظام Thread على نطاق تردد ISM 2.4  جيجاهرتز عبر قنوات 802.15.4 من 11 إلى 26، وينقل البيانات بسرعة 250 كيلوبت/ثانية باستخدام تقنية الطيف المنتشر ذي التسلسل المباشر وتعديل QPSK المُزاح. ^{[ 3 ] [ 23 ]} يبلغ المدى النموذجي حوالي 20-30 مترًا لكل قفزة داخل المباني؛ وتوسع الشبكة نطاق التغطية الفعال ليشمل ما هو أبعد من وصلة واحدة، كما تتيح مرونة القناة (المُقدمة في Thread 1.1) للشبكة تغيير القنوات لتجنب التداخل. ^{[ 3 ]} ولأن هذا النطاق مُشترك مع شبكة Wi-Fi ، غالبًا ما تُفضل عمليات النشر استخدام قنوات 802.15.4 التي تقع بين قنوات Wi-Fi الشائعة (مثل 15 و20 و25 و26) لتقليل التنافس. ^{[ 24 ]}  

بالإضافة إلى هذه الطبقات، تحدد المواصفات أيضًا مكونات الإدارة والخدمة - بما في ذلك بروتوكول تهيئة الشبكة (MeshCoP)، وإطار إدارة الخيوط المبني على بروتوكول CoAP، وبروتوكول البث المتعدد للشبكات منخفضة الطاقة والشبكات المعرضة للفقد (MPL) للبث المتعدد على مستوى الشبكة، وتشخيص الخيوط - والتي تتولى تهيئة الشبكة وتوزيع التكوين ومراقبة الشبكة. ^{[ 24 ]}

يُعرّف Thread فئتين من الأجهزة - جهاز الخيوط الكاملة (FTD) وجهاز الخيوط الدنيا المقيد (MTD) - ومجموعة من الأدوار التي تُعيّنها الشبكة وتعيد تعيينها تلقائيًا. ^{[ 23 ]}

تُشكل شبكة Thread التي تضم أكثر من موجه شبكة متداخلة، بينما تُشكل الشبكة ذات الموجه الواحد شبكة نجمية. يُدير البروتوكول عدد الموجهات النشطة بشكل تكيفي - عادةً من 16 إلى 32 موجهًا في الشبكات الكبيرة - حتى حد أقصى ثابت يبلغ 32 معرّف موجه نشط. ^{[ 24 ]} يمكن لكل موجه أن يكون موجّهًا رئيسيًا لعدد كبير من الأجهزة الطرفية (تسمح المواصفات بما يصل إلى 511 جهازًا فرعيًا لكل موجه، وذلك حسب سعة ذاكرة الموجه الرئيسي)، لذا على الرغم من أن الشبكة الفرعية يُوصى عمومًا بأن تضم حوالي 250 جهازًا، إلا أن الحد الأقصى النظري للمواصفات يبلغ حوالي 16000 جهاز. ^{[ 24 ] [ 3 ]} تتبادل الموجهات إعلانات MLE المضغوطة باستخدام مخطط توجيه متجه المسافة، وهو مشابه من حيث المفهوم لبروتوكول RIPng . يُعلن كل جهاز توجيه، في بايت واحد لكل جهاز توجيه مجاور، عن جودة وصلاته الواردة والصادرة (بتّان لكل منهما) وتكلفة التوجيه (أربعة بتّات) - حيث تُستمد جودة الوصلة من هامش الإشارة المُستقبلة - بحيث يحافظ كل جهاز توجيه باستمرار على أقل المسارات تكلفةً إلى كل جهاز توجيه آخر. ^{[ 24 ] [ 23 ]}

صُممت الشبكة بحيث لا يوجد بها نقطة فشل واحدة: فهي تُهيئ نفسها تلقائيًا، وتُحسّن أداءها تلقائيًا، وتُصلح أعطالها تلقائيًا. فإذا انقطع اتصال أحد أجهزة التوجيه، يُعاد توجيه حركة البيانات؛ وإذا تعطل الجهاز الرئيسي، يُختار جهاز توجيه آخر؛ وإذا فقد جهازٌ ما اتصاله بالجهاز الرئيسي، يُعيد الاتصال بجهاز جديد - كل ذلك دون تدخل المستخدم. ^{[ 3 ] [ 23 ]} كما يعمل نظام Thread محليًا: ففي المنزل، تستطيع الهواتف وأجهزة التحكم الأخرى الوصول إلى الأجهزة مباشرةً عبر جهاز توجيه حدودي بدلًا من تمرير الأوامر عبر السحابة، مما يُقلل زمن الاستجابة. ^{[ 4 ] [ 24 ]}

عند انضمام أي جهاز من أجهزة Thread إلى شبكة، يقوم بتكوين ثلاثة عناوين IPv6 أحادية البث على الأقل على واجهته: عنوان محلي للرابط (LL64، البادئة fe80::/10)، صالح فقط بين الجيران اللاسلكيين المباشرين ويُستخدم بشكل أساسي لإنشاء الرابط؛ وعنوان EID محلي للشبكة (ML-EID، ML64)، وهو عنوان مستقل عن بنية الشبكة وله مُعرّف واجهة عشوائي يظل ثابتًا مع تغير بنية الشبكة ويُستخدم للوصول إلى أي جهاز في الشبكة؛ ومحدد موقع التوجيه (RLOC، ML16)، وهو عنوان يعتمد على بنية الشبكة، حيث يُشفّر مُعرّف واجهته ذو 16 بت مُعرّف جهاز التوجيه وموقعه الفرعي. ^{[ 24 ] [ 23 ]} تشترك العناوين المحلية للشبكة في بادئة محلية فريدة لكل شبكة ( fdمتبوعة بخمسة بايتات من مُعرّف PAN الموسّع للشبكة). كما تنضم الأجهزة إلى مجموعات البث المتعدد "جميع عقد Thread" على نطاق الارتباط المحلي ونطاق النطاق المحلي، ويمكن لأجهزة التوجيه الحدودية الإعلان عن بادئات عالمية أو محلية فريدة إضافية تقوم الأجهزة بتكوينها من خلال SLAAC أو DHCPv6 . ^{[ 24 ]}

تُشفّر جميع اتصالات الشبكة باستخدام خوارزمية AES-128 على مستوى طبقة MAC، ولا يمكن لأي جهاز الانضمام دون إذن. ^{[ 3 ]} تتم إضافة جهاز على ثلاث مراحل: الاكتشاف، والتفعيل، والربط. يمكن أن يقوم جهاز موجود بالفعل على الشبكة بدور المُفعِّل داخل النطاق ، أو خارجه بواسطة هاتف ذكي أو جهاز لوحي أو تطبيق ويب يصل إلى الشبكة عبر Wi-Fi أو Bluetooth LE أو NFC من خلال موجه حدودي؛ ولا يشترط على المُفعِّل خارج النطاق الانضمام إلى شبكة Thread. ^{[ 24 ]} يُنشئ سر مشترك - غالبًا ما يكون مفتاحًا مشتركًا مسبقًا خاصًا بالجهاز (PSKd) مطبوعًا عليه أو مُشفَّرًا في رمز QR - تبادل J-PAKE باستخدام منحنى إهليلجي عبر جلسة DTLS ، مما يُنتج مفتاحًا عالي القوة. تقوم العقد الوسيطة بإعادة توجيه حركة مرور DTLS ولكنها لا تستطيع فك تشفيرها، وبالتالي يكون التبادل محميًا من البداية إلى النهاية بين الجهاز المنضم والمُفعِّل. لا يتلقى الجهاز بيانات اعتماد الشبكة إلا بعد المصادقة الناجحة، حيث يخزنها لإعادة الاتصال لاحقًا. ^{[ 24 ] [ 23 ]} يُضيف الإصدار 1.4 من Thread ميزة التفعيل القائم على الشهادات على نطاق واسع (تفعيل Thread عبر بروتوكول TLS المُصادق عليه، TCAT، المُنفذ عبر Bluetooth LE) والمُوجهة للتركيبات الاحترافية. ^{[ 19 ]} يُمكن تحديث الأجهزة المُثبتة ميدانيًا من خلال آليات تحديث البرامج الثابتة عبر الهواء المُطبقة على بروتوكول CoAP. ^{[ 24 ]}

تقدم مجموعة ثريد ستة مستويات للعضوية. وتزداد الرسوم والحقوق مع كل مستوى؛ أما المستويات الثلاثة العليا (المنفذ، والمساهم، والراعي) فهي التي تتيح الوصول إلى برنامج الشهادات ومسارًا للحصول على منحة الملكية الفكرية المجانية. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

بشكل عام، يتلقى جميع الأعضاء مراسلات مجموعة ثريد، ويتمتعون بإمكانية الوصول إلى موقع الأعضاء الإلكتروني، واستخدام شعار العضوية، والاطلاع على مسودات ومواصفات المنتج النهائية. يقتصر حق المشاركة في الاجتماعات العامة والسنوية، وشراء معدات الاختبار، وحقوق الاعتماد والملكية الفكرية المذكورة أعلاه على فئات المنفذ والمساهم والراعي؛ ويقتصر التصويت ورئاسة فرق العمل على المساهمين والرعاة فقط؛ ويشغل الرعاة فقط مقعدًا في مجلس الإدارة ويوافقون على الميزانية التشغيلية والمخرجات النهائية. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

تمنح عضوية الراعي مقعدًا تلقائيًا في مجلس الإدارة. اعتبارًا من عام 2026، ضم مجلس الإدارة شركات أمازون ، وآبل ، وآسا أبلوي ، وفورتشن براندز إنوفيشنز، وجوجل ، وإنفينترونيكس، ولوترون ، ونورديك سيميكوندكتور ، وإن إكس بي سيميكوندكتورز، وكوالكوم، وسامسونج سمارت ثينجز، وشنايدر إلكتريك، وسيمنز ، وسيليكون لابز. ^{[ 22 ]}

يعتمد برنامج الاعتماد، الذي أُطلق عام ٢٠١٧، على اختبارات تجريها جهات خارجية بقيادة مختبرات UL ، باستخدام أداة اختبار GRL Thread. ^{[ ١٤ ]} ويعمل البرنامج على مستوى المكونات ( علامة Thread Certified Component للسيليكون والرقائق والوحدات) وعلى مستوى المنتج ( Built on Thread ). يجب أن يكون كل مكون مستخدم في منتج جاهز للشحن معتمدًا، ويجب اختبار المنتجات النهائية في مختبر معتمد؛ ويُشترط الحصول على الاعتماد لشحن أي منتج يدّعي دعم تقنية Thread. ^{[ ٣٨ ]}