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[原创]外星人笔记本键盘USB协议逆向
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发表于: 2023-10-24 15:19
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我朋友一台 dell g16 购买时直接安装了linux系统，但是linux上没有官方的键盘控制中心，所以无法控制键盘灯光，于是我就想着能不能逆向一下键盘的协议，然后自己写一个控制键盘灯光的程序。我自己的外星人笔记本是m16，所以我就先从m16开始逆向。
通过 chatgpt 得知，AlienFX设备通常通过USB接口连接到计算机。键盘的灯光控制是通过HID (人机接口设备) 协议进行的。当你使用AlienFX软件时，这些程序会发送特定的命令到键盘，告诉它如何设置灯光效果。
现在wireshark已经支持HID协议的解析，所以我们可以直接使用wireshark来分析USB协议。在安装wireshark是需要勾选安装USBPcap
打开wireshark，选择USBPcap1
设置要捕获的usb设备，然后点击start
打开 alienware command center，设置键盘灯光，在灯光效果除设置颜色为红色，然后点击应用。
然后我们就可以在wireshark中看到usb协议的数据包了， 我们可以看到有两个数据包，一个是发送数据包，一个是接收数据包。可以通过设置过滤器来过滤掉接收数据包，只看发送数据包，过滤设置为 usb.src == "host"
发现仅仅是改了一个按键的颜色，就发送了很多数据包，而且每个数据包的长度都不一样，这是因为每个数据包都是一个命令，而且每个命令的长度都不一样，所以我们需要找到每个命令的格式，然后才能解析出每个命令的含义。
这个时候我们需要写一个测试程序，来分析哪一个包让键盘改变了颜色，然后再分析这个包的格式。这里我们使用python将数据重发到usb设备，然后观察键盘的变化。
其中设备信息可以在wireshark中查看
在使用 device.ctrl_transfer 发送数据时需要指定 bmRequestType, bRequest, wValue, wIndex，这些信息也可以在wireshark中查看
尝试将wireshark中的数据包发送到键盘，通过测试发现，其中一条数据包发送后，Q键的灯光才会改变
通过分析得知，每次改变颜色，awcc 会通过CC 8C 02 00 命令把所有按键的颜色发送一遍 ，经过多次测试，发现每个按键的颜色都是由三个字节表示，分别是 R G B，所以我们可以通过改变这三个字节来改变按键的颜色。包格式如下:
经过多次尝试后，将整个键盘的对应序号，得到如下表格
可以用一个例子来验证上面的keymap是否正确
效果如下：
这样我们就可以根据需要，来动态设置每个按键的颜色了。
其中还有清除灯光的命令，格式如下：
关闭波动灯光的命令，格式如下：
开启波动灯光的命令，格式如下：
在分析过程中，也是花费了不少时间， 主要是 alineware command center 在全键盘设置成一个颜色时，会发送很多数据包，而且每个键对应的颜色值还不一样，我以为有特殊的算法
比如我设置成绿色时，发送的数据包如下：
他会为每个键随机生成颜色相近的值， 这些值同样是以十六进制表示的RGB颜色代码。我们可以解析这些代码来看看这些颜色是否相似。
以下是解析的颜色及其RGB值：
从这些解析的值可以看出，这些颜色大多是绿色调，但是其中有不同的亮度和饱和度。例如，00 FF 4A是一个明亮的绿色，而00 8E 29是一个相对较深的绿色。
总的来说，这些颜色都是绿色调，并且大部分的颜色是相似的。不过，其中的一些颜色（如00 FF 4A）会显得明显更亮和饱和。所以，这些颜色大部分是相似的。
import logging
import time
import usb
from usb import USBError
class AlienwareUSBDriver:
VENDOR_ID = 0xd62
PRODUCT_ID = 0xc2b0
SEND_BM_REQUEST_TYPE = 0x21
SEND_B_REQUEST = 0x09
SEND_W_VALUE = 0x3cc
SEND_W_INDEX = 0x0
PACKET_LENGTH = 63
def __init__(self):
self._control_taken = False
self._device = None
def acquire(self):
""" Acquire control of the USB controller."""
if self._control_taken:
return
self._device = usb.core.find(idVendor=AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID, idProduct=AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID)
if self._device is None:
logging.error("ERROR: No AlienFX USB controller found; tried VID {}, PID {}"
.format(AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID, AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID))
try:
self._device.set_configuration()
except USBError as exc:
logging.error("Cant set configuration. Error : {}".format(exc.strerror))
try:
usb.util.claim_interface(self._device, 0)
except USBError as exc:
logging.error("Cant claim interface. Error : {}".format(exc.strerror))
self._control_taken = True
logging.debug("USB device acquired, VID={}, PID={}".format(hex(AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID),
hex(AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID)))
def release(self):
if not self._control_taken:
return
try:
usb.util.release_interface(self._device, 0)
except USBError as exc:
logging.error("Cant release interface. Error : {}".format(exc.strerror))
try:
self._device.attach_kernel_driver(0)
except USBError as exc:
logging.error("Cant re-attach. Error : {}".format(exc.strerror))
self._control_taken = False
logging.debug("USB device released, VID={}, PID={}".format(hex(AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID),
hex(AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID)))
def write_packet(self, pkt):
if not self._control_taken:
return
try:
num_bytes_sent = self._device.ctrl_transfer(
self.SEND_BM_REQUEST_TYPE, self.SEND_B_REQUEST,
self.SEND_W_VALUE, self.SEND_W_INDEX,
pkt, 0)
logging.debug("wrote: {}, {} bytes".format(pkt, len(pkt)))
if len(pkt) != num_bytes_sent:
logging.error("writePacket: intended to write {} of {} bytes but wrote {} bytes"
.format(pkt, len(pkt), num_bytes_sent))
return num_bytes_sent
except USBError as exc:
logging.error("writePacket: {}".format(exc))
import logging
import time
import usb
from usb import USBError
class AlienwareUSBDriver:
VENDOR_ID = 0xd62
PRODUCT_ID = 0xc2b0
SEND_BM_REQUEST_TYPE = 0x21
SEND_B_REQUEST = 0x09
SEND_W_VALUE = 0x3cc
SEND_W_INDEX = 0x0
PACKET_LENGTH = 63
def __init__(self):
self._control_taken = False
self._device = None
def acquire(self):
""" Acquire control of the USB controller."""
if self._control_taken:
return
self._device = usb.core.find(idVendor=AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID, idProduct=AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID)
if self._device is None:
logging.error("ERROR: No AlienFX USB controller found; tried VID {}, PID {}"
.format(AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID, AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID))
try:
self._device.set_configuration()
except USBError as exc:
logging.error("Cant set configuration. Error : {}".format(exc.strerror))
try:
usb.util.claim_interface(self._device, 0)
except USBError as exc:
logging.error("Cant claim interface. Error : {}".format(exc.strerror))
self._control_taken = True
logging.debug("USB device acquired, VID={}, PID={}".format(hex(AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID),
hex(AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID)))
def release(self):
if not self._control_taken:
return
try:
usb.util.release_interface(self._device, 0)
except USBError as exc:
logging.error("Cant release interface. Error : {}".format(exc.strerror))
try:
self._device.attach_kernel_driver(0)
except USBError as exc:
logging.error("Cant re-attach. Error : {}".format(exc.strerror))
self._control_taken = False
logging.debug("USB device released, VID={}, PID={}".format(hex(AlienwareUSBDriver.VENDOR_ID),
hex(AlienwareUSBDriver.PRODUCT_ID)))
def write_packet(self, pkt):
if not self._control_taken:
return
try:
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