STM32驱动开发（二）--USB Device RNDIS虚拟网卡(usb hound抓包完整数据流分析）

一、简介
  抓包工具：usb hound，本例使用安卓手机作为device, 使用RNDIS功能连接电脑虚拟网卡。抓取完整数据流包按流程进行分析。数据流程熟悉之后，查看stm32或者其他厂家的USB库开发RNDIS设备代码也能懂大概。

二、USB标准请求相关概念
  USB接入时，电脑主机host会往控制端点0使用标准请求描述符。USB往端口0请求的过程都是控制传输。

下图截取自USB标准协议4.7.1章节。 

       每一次控制传输都有三个阶段：setup阶段，data阶段（无数据传输的只有两个阶段），status阶段，每个阶段又有三种包组成（token包， data包，handshake包）。下面的图展示的PID的类型，取自USB协议8.1。

     在抓包工具中只显示了数据包。还有对应的token包：CTL(setup)，IN和OUT。

每个请求都是8个字节的标准。标准协议的内容截取自USB协议第九章。  

 

三、CDC类请求相关概念
  CDC类请求如下，图片源自CDC类协议第6章。

四、RNDIS协议消息相关概念
  内容来自上一篇文章中的RNDIS标准协议。 

 

整体的传输流程如下，
  （1）host先通过控制端点（0）发送SEND_ENCAPSULATED_COMMAND， 发送RNDIS消息；
  （2）device接受完消息后通过中断端点（notification端点）发送RESPONSE_AVAILABLE通知到host, 准备回复数据：
  （3）host在收到RESPONSE_AVAILABLE之后通过控制端点（0）发送GET_ENCAPSULATED_RESPONSE请求device回复RNDIS消息。

 五、USB标准请求流程分析
   下面开始讲述，可以看到从1-15次传输都是请求描述符（除去第4次传输是设置配置）：

可以知道依次请求的描述符类型为：
   （1） wValue（00 01）设备描述符 ,请求wLength (12 00), 十八个字节（设备描述符的大小标准）。因此在数据阶段，device回复host自己的设备描述符（1.2）。

（2）（3） wValue（00 02）配置描述符，请求wLength (09 00), 9个字节（配置描述符的大小标准，会先读九个字节），再根据所读到的大小（79 00），一次读入所有配置描述符。

 4）（5）（6） 设置配置，wValue（00 01）这条配置对照协议我也不太清楚，跳过。

USB标准协议对此请求的解释是这样的： 

（7）-（12） 获取string描述符。  

 （13）-（15） 又重新获取了一次设备描述符和配置描述符。此时的配置描述符比第一次短，当前是（0x43）,第一次是(0x79), 这一块我也不理解为什么。

六、CDC类请求流程分析（传输内容为RNDIS协议）

  根据上面第四章的描述，从（17）-（65）为CDC类标准请求中的SendEncapsulatedCommand。因此可以知道当host从描述符中识别到是RNDIS设备之后，直接发送SendEncapsulatedCommand请求进行封装的RNDIS协议交互。

（17） CTL 对应为SendEncapsulatedCommand请求，通知device需要发送（0x18个字节的数据）， OUT 对应RNDIS协议的内容，MessageType为（02 00 00 00）

 因此是初始化消息REMOTE_NDIS_INITIALIZE_MSG ，共（0x18）24字节，协议格式为：

 

 （18） 在RNDIS中还有一个关键点就是host发送完消息之后需要用中断端点（通知端点）发送一条AVAILBALE通知host发送GetEncapsulatedResponse请求来获取device的消息回复内容。 

 （19） 根据上面第四章描述，CTL 对应为GET_ENCAPSULATED_RESPONSE请求
之后便开始回复REMOTE_NDIS_INITIALIZE_CMPLT（0x80000002）消息。

 （20）- (49) 对应的RNDIS消息是查询OID, OID的定义来源于微软定义的ndis.h头文件。

 20） 获取支持的OID列表， Message Type(0x04), Oid(0x010101 OID_GEN_SUPPORTED_LIST)

（21） 通知端点。

（22） 请求回复OID 列表。根据协议解析，回复的列表如下： 

 因此 （23）- （49） 是host请求device相关OID的信息，获取建立以太网必要的初始化数据。
因此 （50）- （66） 交替进行查询OID和设置OID的动作。
因此 （69） 上报NDIS初始化状态，

 七、以太网数据包交互

 因此 （70）-- （81） 为以太网数据包（对应IP类型为IPV6），至此已在USB基础上通过RNDIS协议，传输以太网数据包。

 根据TCP/IP协议卷一的定义，网络数据包的格式依次为：