前言
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。
USB协议分析
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。
验证数据包
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。
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))
其中设备信息可以在wireshark中查看
VENDOR_ID = 0xd62
PRODUCT_ID = 0xc2b0
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
OUT_BM_REQUEST_TYPE = 0x21
OUT_B_REQUEST = 0x09
OUT_W_VALUE = 0x3cc
OUT_W_INDEX = 0x0
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
if __name__ == '__main__':
device = AlienwareUSBDriver()
device.acquire()
data = bytes.fromhex('cc8c020073072f46121278b56519a6f9661799e568127ab7691aaaff6a2aaaff6c2aaaff6e137fbf7019a6f9711aaaff8608334b8708334b8808334b2bfc0000')
device.write_packet(data)
数据包格式分析
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
| Key |
Code |
Key |
Code |
Key |
Code |
Key |
Code |
| esc |
1 |
f4 |
5 |
u |
0x31 |
lshift |
0x52 |
| f1 |
2 |
f5 |
6 |
i |
0x32 |
z |
0x54 |
| f2 |
3 |
f6 |
7 |
o |
0x33 |
x |
0x55 |
| f3 |
4 |
f7 |
8 |
p |
0x34 |
c |
0x56 |
| f8 |
9 |
3 |
0x18 |
[ |
0x35 |
v |
0x57 |
| f9 |
0xa |
4 |
0x19 |
] |
0x36 |
b |
0x58 |
| f10 |
0xb |
5 |
0x1a |
\ |
0x38 |
n |
0x59 |
| f11 |
0xc |
6 |
0x1b |
a |
0x3f |
m |
0x5a |
| f12 |
0xd |
7 |
0x1c |
s |
0x40 |
, |
0x5b |
| home |
0xe |
8 |
0x1d |
d |
0x41 |
. |
0x5c |
| end |
0xf |
9 |
0x1e |
f |
0x42 |
/ |
0x5d |
| del |
0x10 |
0 |
0x1f |
g |
0x43 |
rshift |
0x5f |
| ` |
0x15 |
- |
0x20 |
h |
0x44 |
up |
0x73 |
| 1 |
0x16 |
= |
0x21 |
j |
0x45 |
lctrl |
0x65 |
| 2 |
0x17 |
back |
0x24 |
k |
0x46 |
fn |
0x66 |
| tab |
0x29 |
caps |
0x3e |
l |
0x47 |
lwin |
0x68 |
| q |
0x2b |
enter |
0x4b |
; |
0x48 |
lalt |
0x69 |
| w |
0x2c |
space |
0x6a |
' |
0x49 |
ralt |
0x70 |
| e |
0x2d |
rwin |
0x6e |
right |
0x88 |
rctrl |
0x71 |
| r |
0x2e |
ralt |
0x70 |
down |
0x87 |
left |
0x86 |
| t |
0x2f |
microphone |
0x14 |
voice0 |
0x11 |
voice+ |
0x13 |
| y |
0x30 |
voice- |
0x12 |
voice+ |
0x13 |
voice- |
0x12 |
可以用一个例子来验证上面的keymap是否正确
if __name__ == '__main__':
device = AlienwareUSBDriver()
device.acquire()
keymap = {
'esc': 1, 'f1': 2, 'f2': 3, 'f3': 4, 'f4': 5, 'f5': 6, 'f6': 7, 'f7': 8, 'f8': 9, 'f9': 0xa, 'f10': 0xb, 'f11': 0xc, 'f12': 0xd, 'home': 0xe, 'end': 0xf,
'del': 0x10, '`': 0x15, '1': 0x16, '2': 0x17, '3': 0x18, '4': 0x19, '5': 0x1a, '6': 0x1b, '7': 0x1c, '8': 0x1d, '9': 0x1e, '0': 0x1f, '-': 0x20, '=': 0x21,
'back': 0x24, 'microphone': 0x14, 'tab': 0x29, 'q': 0x2b, 'w': 0x2c, 'e': 0x2d, 'r': 0x2e, 't': 0x2f, 'y': 0x30, 'u': 0x31, 'i': 0x32, 'o': 0x33, 'p': 0x34,
'[': 0x35, ']': 0x36, '\\': 0x38, 'voice0': 0x11, 'caps': 0x3e, 'a': 0x3f, 's': 0x40, 'd': 0x41, 'f': 0x42, 'g': 0x43, 'h': 0x44, 'j': 0x45, 'k': 0x46,
'l': 0x47, ';': 0x48, '\'': 0x49, 'enter': 0x4b, 'voice+': 0x13, 'lshift': 0x52, 'z': 0x54, 'x': 0x55, 'c': 0x56, 'v': 0x57, 'b': 0x58, 'n': 0x59, 'm': 0x5a,
',': 0x5b, '.': 0x5c, '/': 0x5d, 'rshift': 0x5f, 'up': 0x73, 'voice-': 0x12, 'lctrl': 0x65, 'fn': 0x66, 'lwin': 0x68, 'lalt': 0x69, 'space': 0x6a, 'ralt': 0x70,
'rwin': 0x6e, 'rctrl': 0x71, 'left': 0x86, 'down': 0x87, 'right': 0x88
}
def get_key_bytes(a, b, a_color, b_color):
header = bytes.fromhex('cc8c0200')
a_bytes = (a << 24 | a_color).to_bytes(4, byteorder='big')
b_bytes = (b << 24 | b_color).to_bytes(4, byteorder='big')
data = header + a_bytes + b_bytes
out = data + bytes(64 - len(data))
return out
chars = list(keymap.keys())
a = 0
a_color = 0
b = 0
b_color = 0
for i, k in enumerate(chars):
key = keymap[k]
a = key
a_color = 0xff0000
b = 0
b_color = 0
if i > 0:
b = keymap[chars[i - 1]]
b_color = 0x00ff00
device.write_packet(get_key_bytes(a, b, a_color, b_color))
time.sleep(0.3)
a_color = 0x00ff00
b_color = 0x00ff00
device.write_packet(get_key_bytes(a, b, a_color, b_color))
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。
其他命令
其中还有清除灯光的命令，格式如下：
cc8c1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
关闭波动灯光的命令，格式如下：
cc8c0500010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101010101000000000100010101010101010101010101010100000000
cc8c0600000101010101010101010101010101000000000000010001010101010101010101000100000000000101000101010001000100010100010000000000
开启波动灯光的命令，格式如下：
cc800305000001010101000000000000050000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000
最后
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：
- 00 3F 11 - RGB(0, 63, 17)
- 00 FF 4A - RGB(0, 255, 74)
- 00 8E 29 - RGB(0, 142, 41)
- 00 91 2A - RGB(0, 145, 42)
- 00 A3 2F - RGB(0, 163, 47)
- 00 9E 2D - RGB(0, 158, 45)
- 00 9B 2D - RGB(0, 155, 45)
- 00 99 2C - RGB(0, 153, 44)
- 00 A0 2E - RGB(0, 160, 46)
- 00 91 2A - RGB(0, 145, 42)
- 00 8E 29 - RGB(0, 142, 41)
- 00 9B 2D - RGB(0, 155, 45)
- 00 CC 3B - RGB(0, 204, 59)
- 00 8E 29 - RGB(0, 142, 41)
- 00 FF 4A - RGB(0, 255, 74)
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。
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发表于 2023-10-25 09:05
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