xref: /openbmc/qemu/hw/usb/pcap.c (revision e90ef023)
10f6dba14SGerd Hoffmann /*
20f6dba14SGerd Hoffmann  * usb packet capture
30f6dba14SGerd Hoffmann  *
40f6dba14SGerd Hoffmann  * Copyright (c) 2021 Gerd Hoffmann <kraxel@redhat.com>
50f6dba14SGerd Hoffmann  *
60f6dba14SGerd Hoffmann  * This work is licensed under the terms of the GNU GPL, version 2 or later.
70f6dba14SGerd Hoffmann  * See the COPYING file in the top-level directory.
80f6dba14SGerd Hoffmann  */
90f6dba14SGerd Hoffmann 
100f6dba14SGerd Hoffmann #include "qemu/osdep.h"
110f6dba14SGerd Hoffmann #include "hw/usb.h"
120f6dba14SGerd Hoffmann 
130f6dba14SGerd Hoffmann #define PCAP_MAGIC                   0xa1b2c3d4
140f6dba14SGerd Hoffmann #define PCAP_MAJOR                   2
150f6dba14SGerd Hoffmann #define PCAP_MINOR                   4
160f6dba14SGerd Hoffmann 
170f6dba14SGerd Hoffmann /* https://wiki.wireshark.org/Development/LibpcapFileFormat */
180f6dba14SGerd Hoffmann 
190f6dba14SGerd Hoffmann struct pcap_hdr {
200f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t magic_number;   /* magic number */
210f6dba14SGerd Hoffmann     uint16_t version_major;  /* major version number */
220f6dba14SGerd Hoffmann     uint16_t version_minor;  /* minor version number */
230f6dba14SGerd Hoffmann     int32_t  thiszone;       /* GMT to local correction */
240f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t sigfigs;        /* accuracy of timestamps */
250f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t snaplen;        /* max length of captured packets, in octets */
260f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t network;        /* data link type */
270f6dba14SGerd Hoffmann };
280f6dba14SGerd Hoffmann 
290f6dba14SGerd Hoffmann struct pcaprec_hdr {
300f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t ts_sec;         /* timestamp seconds */
310f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t ts_usec;        /* timestamp microseconds */
320f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t incl_len;       /* number of octets of packet saved in file */
330f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t orig_len;       /* actual length of packet */
340f6dba14SGerd Hoffmann };
350f6dba14SGerd Hoffmann 
360f6dba14SGerd Hoffmann /* https://www.tcpdump.org/linktypes.html */
370f6dba14SGerd Hoffmann /* linux: Documentation/usb/usbmon.rst */
380f6dba14SGerd Hoffmann /* linux: drivers/usb/mon/mon_bin.c */
390f6dba14SGerd Hoffmann 
400f6dba14SGerd Hoffmann #define LINKTYPE_USB_LINUX           189  /* first 48 bytes only */
410f6dba14SGerd Hoffmann #define LINKTYPE_USB_LINUX_MMAPPED   220  /* full 64 byte header */
420f6dba14SGerd Hoffmann 
430f6dba14SGerd Hoffmann struct usbmon_packet {
440f6dba14SGerd Hoffmann     uint64_t id;             /*  0: URB ID - from submission to callback */
450f6dba14SGerd Hoffmann     unsigned char type;      /*  8: Same as text; extensible. */
460f6dba14SGerd Hoffmann     unsigned char xfer_type; /*     ISO (0), Intr, Control, Bulk (3) */
470f6dba14SGerd Hoffmann     unsigned char epnum;     /*     Endpoint number and transfer direction */
480f6dba14SGerd Hoffmann     unsigned char devnum;    /*     Device address */
490f6dba14SGerd Hoffmann     uint16_t busnum;         /* 12: Bus number */
500f6dba14SGerd Hoffmann     char flag_setup;         /* 14: Same as text */
510f6dba14SGerd Hoffmann     char flag_data;          /* 15: Same as text; Binary zero is OK. */
520f6dba14SGerd Hoffmann     int64_t ts_sec;          /* 16: gettimeofday */
530f6dba14SGerd Hoffmann     int32_t ts_usec;         /* 24: gettimeofday */
540f6dba14SGerd Hoffmann     int32_t status;          /* 28: */
550f6dba14SGerd Hoffmann     unsigned int length;     /* 32: Length of data (submitted or actual) */
560f6dba14SGerd Hoffmann     unsigned int len_cap;    /* 36: Delivered length */
570f6dba14SGerd Hoffmann     union {                  /* 40: */
580f6dba14SGerd Hoffmann         unsigned char setup[8];         /* Only for Control S-type */
590f6dba14SGerd Hoffmann         struct iso_rec {                /* Only for ISO */
600f6dba14SGerd Hoffmann             int32_t error_count;
610f6dba14SGerd Hoffmann             int32_t numdesc;
620f6dba14SGerd Hoffmann         } iso;
630f6dba14SGerd Hoffmann     } s;
640f6dba14SGerd Hoffmann     int32_t interval;        /* 48: Only for Interrupt and ISO */
650f6dba14SGerd Hoffmann     int32_t start_frame;     /* 52: For ISO */
660f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t xfer_flags;     /* 56: copy of URB's transfer_flags */
670f6dba14SGerd Hoffmann     uint32_t ndesc;          /* 60: Actual number of ISO descriptors */
680f6dba14SGerd Hoffmann };                           /* 64 total length */
690f6dba14SGerd Hoffmann 
700f6dba14SGerd Hoffmann /* ------------------------------------------------------------------------ */
710f6dba14SGerd Hoffmann 
720f6dba14SGerd Hoffmann #define CTRL_LEN                     4096
730f6dba14SGerd Hoffmann #define DATA_LEN                     256
740f6dba14SGerd Hoffmann 
usbmon_status(USBPacket * p)750f6dba14SGerd Hoffmann static int usbmon_status(USBPacket *p)
760f6dba14SGerd Hoffmann {
770f6dba14SGerd Hoffmann     switch (p->status) {
780f6dba14SGerd Hoffmann     case USB_RET_SUCCESS:
790f6dba14SGerd Hoffmann         return 0;
800f6dba14SGerd Hoffmann     case USB_RET_NODEV:
810f6dba14SGerd Hoffmann         return -19;  /* -ENODEV */
820f6dba14SGerd Hoffmann     default:
830f6dba14SGerd Hoffmann         return -121; /* -EREMOTEIO */
840f6dba14SGerd Hoffmann     }
850f6dba14SGerd Hoffmann }
860f6dba14SGerd Hoffmann 
usbmon_epnum(USBPacket * p)870f6dba14SGerd Hoffmann static unsigned int usbmon_epnum(USBPacket *p)
880f6dba14SGerd Hoffmann {
890f6dba14SGerd Hoffmann     unsigned epnum = 0;
900f6dba14SGerd Hoffmann 
910f6dba14SGerd Hoffmann     epnum |= p->ep->nr;
920f6dba14SGerd Hoffmann     epnum |= (p->pid == USB_TOKEN_IN) ? 0x80 : 0;
930f6dba14SGerd Hoffmann     return epnum;
940f6dba14SGerd Hoffmann }
950f6dba14SGerd Hoffmann 
960f6dba14SGerd Hoffmann static unsigned char usbmon_xfer_type[] = {
970f6dba14SGerd Hoffmann     [USB_ENDPOINT_XFER_CONTROL] = 2,
980f6dba14SGerd Hoffmann     [USB_ENDPOINT_XFER_ISOC]    = 0,
990f6dba14SGerd Hoffmann     [USB_ENDPOINT_XFER_BULK]    = 3,
1000f6dba14SGerd Hoffmann     [USB_ENDPOINT_XFER_INT]     = 1,
1010f6dba14SGerd Hoffmann };
1020f6dba14SGerd Hoffmann 
do_usb_pcap_header(FILE * fp,struct usbmon_packet * packet)1030f6dba14SGerd Hoffmann static void do_usb_pcap_header(FILE *fp, struct usbmon_packet *packet)
1040f6dba14SGerd Hoffmann {
1050f6dba14SGerd Hoffmann     struct pcaprec_hdr header;
1060f6dba14SGerd Hoffmann     struct timeval tv;
1070f6dba14SGerd Hoffmann 
1080f6dba14SGerd Hoffmann     gettimeofday(&tv, NULL);
1090f6dba14SGerd Hoffmann     packet->ts_sec  = tv.tv_sec;
1100f6dba14SGerd Hoffmann     packet->ts_usec = tv.tv_usec;
1110f6dba14SGerd Hoffmann 
1120f6dba14SGerd Hoffmann     header.ts_sec   = packet->ts_sec;
1130f6dba14SGerd Hoffmann     header.ts_usec  = packet->ts_usec;
1140f6dba14SGerd Hoffmann     header.incl_len = packet->len_cap;
1150f6dba14SGerd Hoffmann     header.orig_len = packet->length + sizeof(*packet);
1160f6dba14SGerd Hoffmann     fwrite(&header, sizeof(header), 1, fp);
1170f6dba14SGerd Hoffmann     fwrite(packet, sizeof(*packet), 1, fp);
1180f6dba14SGerd Hoffmann }
1190f6dba14SGerd Hoffmann 
do_usb_pcap_ctrl(FILE * fp,USBPacket * p,bool setup)1200f6dba14SGerd Hoffmann static void do_usb_pcap_ctrl(FILE *fp, USBPacket *p, bool setup)
1210f6dba14SGerd Hoffmann {
1220f6dba14SGerd Hoffmann     USBDevice *dev = p->ep->dev;
1230f6dba14SGerd Hoffmann     bool in = dev->setup_buf[0] & USB_DIR_IN;
1240f6dba14SGerd Hoffmann     struct usbmon_packet packet = {
1250f6dba14SGerd Hoffmann         .id         = 0,
1260f6dba14SGerd Hoffmann         .type       = setup ? 'S' : 'C',
1270f6dba14SGerd Hoffmann         .xfer_type  = usbmon_xfer_type[USB_ENDPOINT_XFER_CONTROL],
1280f6dba14SGerd Hoffmann         .epnum      = in ? 0x80 : 0,
1290f6dba14SGerd Hoffmann         .devnum     = dev->addr,
130*6ba5a437SGerd Hoffmann         .flag_setup = setup ? 0 : '-',
1310f6dba14SGerd Hoffmann         .flag_data  = '=',
1320f6dba14SGerd Hoffmann         .length     = dev->setup_len,
1330f6dba14SGerd Hoffmann     };
1340f6dba14SGerd Hoffmann     int data_len = dev->setup_len;
1350f6dba14SGerd Hoffmann 
1360f6dba14SGerd Hoffmann     if (data_len > CTRL_LEN) {
1370f6dba14SGerd Hoffmann         data_len = CTRL_LEN;
1380f6dba14SGerd Hoffmann     }
1390f6dba14SGerd Hoffmann     if (setup) {
1400f6dba14SGerd Hoffmann         memcpy(packet.s.setup, dev->setup_buf, 8);
1410f6dba14SGerd Hoffmann     } else {
1420f6dba14SGerd Hoffmann         packet.status = usbmon_status(p);
1430f6dba14SGerd Hoffmann     }
1440f6dba14SGerd Hoffmann 
1450f6dba14SGerd Hoffmann     if (in && setup) {
1460f6dba14SGerd Hoffmann         packet.flag_data = '<';
1470f6dba14SGerd Hoffmann         packet.length = 0;
1480f6dba14SGerd Hoffmann         data_len  = 0;
1490f6dba14SGerd Hoffmann     }
1500f6dba14SGerd Hoffmann     if (!in && !setup) {
1510f6dba14SGerd Hoffmann         packet.flag_data = '>';
1520f6dba14SGerd Hoffmann         packet.length = 0;
1530f6dba14SGerd Hoffmann         data_len  = 0;
1540f6dba14SGerd Hoffmann     }
1550f6dba14SGerd Hoffmann 
1560f6dba14SGerd Hoffmann     packet.len_cap = data_len + sizeof(packet);
1570f6dba14SGerd Hoffmann     do_usb_pcap_header(fp, &packet);
1580f6dba14SGerd Hoffmann     if (data_len) {
1590f6dba14SGerd Hoffmann         fwrite(dev->data_buf, data_len, 1, fp);
1600f6dba14SGerd Hoffmann     }
1610f6dba14SGerd Hoffmann 
1620f6dba14SGerd Hoffmann     fflush(fp);
1630f6dba14SGerd Hoffmann }
1640f6dba14SGerd Hoffmann 
do_usb_pcap_data(FILE * fp,USBPacket * p,bool setup)1650f6dba14SGerd Hoffmann static void do_usb_pcap_data(FILE *fp, USBPacket *p, bool setup)
1660f6dba14SGerd Hoffmann {
1670f6dba14SGerd Hoffmann     struct usbmon_packet packet = {
1680f6dba14SGerd Hoffmann         .id         = p->id,
1690f6dba14SGerd Hoffmann         .type       = setup ? 'S' : 'C',
1700f6dba14SGerd Hoffmann         .xfer_type  = usbmon_xfer_type[p->ep->type],
1710f6dba14SGerd Hoffmann         .epnum      = usbmon_epnum(p),
1720f6dba14SGerd Hoffmann         .devnum     = p->ep->dev->addr,
173*6ba5a437SGerd Hoffmann         .flag_setup = '-',
1740f6dba14SGerd Hoffmann         .flag_data  = '=',
1750f6dba14SGerd Hoffmann         .length     = p->iov.size,
1760f6dba14SGerd Hoffmann     };
1770f6dba14SGerd Hoffmann     int data_len = p->iov.size;
1780f6dba14SGerd Hoffmann 
1790f6dba14SGerd Hoffmann     if (p->ep->nr == 0) {
1800f6dba14SGerd Hoffmann         /* ignore control pipe packets */
1810f6dba14SGerd Hoffmann         return;
1820f6dba14SGerd Hoffmann     }
1830f6dba14SGerd Hoffmann 
1840f6dba14SGerd Hoffmann     if (data_len > DATA_LEN) {
1850f6dba14SGerd Hoffmann         data_len = DATA_LEN;
1860f6dba14SGerd Hoffmann     }
1870f6dba14SGerd Hoffmann     if (!setup) {
1880f6dba14SGerd Hoffmann         packet.status = usbmon_status(p);
1890f6dba14SGerd Hoffmann         if (packet.length > p->actual_length) {
1900f6dba14SGerd Hoffmann             packet.length = p->actual_length;
1910f6dba14SGerd Hoffmann         }
1920f6dba14SGerd Hoffmann         if (data_len > p->actual_length) {
1930f6dba14SGerd Hoffmann             data_len = p->actual_length;
1940f6dba14SGerd Hoffmann         }
1950f6dba14SGerd Hoffmann     }
1960f6dba14SGerd Hoffmann 
1970f6dba14SGerd Hoffmann     if (p->pid == USB_TOKEN_IN && setup) {
1980f6dba14SGerd Hoffmann         packet.flag_data = '<';
1990f6dba14SGerd Hoffmann         packet.length = 0;
2000f6dba14SGerd Hoffmann         data_len  = 0;
2010f6dba14SGerd Hoffmann     }
2020f6dba14SGerd Hoffmann     if (p->pid == USB_TOKEN_OUT && !setup) {
2030f6dba14SGerd Hoffmann         packet.flag_data = '>';
2040f6dba14SGerd Hoffmann         packet.length = 0;
2050f6dba14SGerd Hoffmann         data_len  = 0;
2060f6dba14SGerd Hoffmann     }
2070f6dba14SGerd Hoffmann 
2080f6dba14SGerd Hoffmann     packet.len_cap = data_len + sizeof(packet);
2090f6dba14SGerd Hoffmann     do_usb_pcap_header(fp, &packet);
2100f6dba14SGerd Hoffmann     if (data_len) {
2110f6dba14SGerd Hoffmann         void *buf = g_malloc(data_len);
2120f6dba14SGerd Hoffmann         iov_to_buf(p->iov.iov, p->iov.niov, 0, buf, data_len);
2130f6dba14SGerd Hoffmann         fwrite(buf, data_len, 1, fp);
2140f6dba14SGerd Hoffmann         g_free(buf);
2150f6dba14SGerd Hoffmann     }
2160f6dba14SGerd Hoffmann 
2170f6dba14SGerd Hoffmann     fflush(fp);
2180f6dba14SGerd Hoffmann }
2190f6dba14SGerd Hoffmann 
usb_pcap_init(FILE * fp)2200f6dba14SGerd Hoffmann void usb_pcap_init(FILE *fp)
2210f6dba14SGerd Hoffmann {
2220f6dba14SGerd Hoffmann     struct pcap_hdr header = {
2230f6dba14SGerd Hoffmann         .magic_number  = PCAP_MAGIC,
2240f6dba14SGerd Hoffmann         .version_major = 2,
2250f6dba14SGerd Hoffmann         .version_minor = 4,
2260f6dba14SGerd Hoffmann         .snaplen       = MAX(CTRL_LEN, DATA_LEN) + sizeof(struct usbmon_packet),
2270f6dba14SGerd Hoffmann         .network       = LINKTYPE_USB_LINUX_MMAPPED,
2280f6dba14SGerd Hoffmann     };
2290f6dba14SGerd Hoffmann 
2300f6dba14SGerd Hoffmann     fwrite(&header, sizeof(header), 1, fp);
2310f6dba14SGerd Hoffmann }
2320f6dba14SGerd Hoffmann 
usb_pcap_ctrl(USBPacket * p,bool setup)2330f6dba14SGerd Hoffmann void usb_pcap_ctrl(USBPacket *p, bool setup)
2340f6dba14SGerd Hoffmann {
2350f6dba14SGerd Hoffmann     FILE *fp = p->ep->dev->pcap;
2360f6dba14SGerd Hoffmann 
2370f6dba14SGerd Hoffmann     if (!fp) {
2380f6dba14SGerd Hoffmann         return;
2390f6dba14SGerd Hoffmann     }
2400f6dba14SGerd Hoffmann 
2410f6dba14SGerd Hoffmann     do_usb_pcap_ctrl(fp, p, setup);
2420f6dba14SGerd Hoffmann }
2430f6dba14SGerd Hoffmann 
usb_pcap_data(USBPacket * p,bool setup)2440f6dba14SGerd Hoffmann void usb_pcap_data(USBPacket *p, bool setup)
2450f6dba14SGerd Hoffmann {
2460f6dba14SGerd Hoffmann     FILE *fp = p->ep->dev->pcap;
2470f6dba14SGerd Hoffmann 
2480f6dba14SGerd Hoffmann     if (!fp) {
2490f6dba14SGerd Hoffmann         return;
2500f6dba14SGerd Hoffmann     }
2510f6dba14SGerd Hoffmann 
2520f6dba14SGerd Hoffmann     do_usb_pcap_data(fp, p, setup);
2530f6dba14SGerd Hoffmann }
254