เหตุใด Android จึงไม่สามารถใช้ CDC Ethernet ได้ (2023)

• บริการ EthernetTracker ของ Android รู้จักเฉพาะอินเทอร์เฟซเครือข่ายที่มีชื่อเป็น ethX เท่านั้น
• ไดรเวอร์ CDC Ethernet ของ Linux จะสร้างชื่ออินเทอร์เฟซเป็น usbX
• ด้วยเหตุนี้ อุปกรณ์ CDC Ethernet มาตรฐานจึง ไม่ถูกเปิดใช้งานอัตโนมัติ บน Android
• หากต้องการแก้ปัญหานี้ ผู้ใช้ต้อง รูตเครื่องและเปลี่ยนค่า config_ethernet_iface_regex ด้วยตนเอง
• ในทางปฏิบัติ วิธีที่เป็นจริงได้มากกว่าคือใช้ ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ชิปเซ็ตบางรุ่น ซึ่งมีไดรเวอร์เฉพาะจากผู้ขาย แทนที่จะใช้อะแดปเตอร์ USB Ethernet มาตรฐาน

---

บทนำและภาพรวมของปัญหา

• สาเหตุหลักที่ CDC Ethernet ใช้งานไม่ได้บนอุปกรณ์ Android คือ กฎการตั้งชื่ออินเทอร์เฟซ
• ในระดับระบบ Android รองรับอะแดปเตอร์ USB Ethernet อยู่แล้ว แต่มีข้อจำกัดในเงื่อนไขที่ทำให้เมนู Ethernet ถูกเปิดใช้งาน
• การหาข้อมูลว่าชิปเซ็ตใดเข้ากันได้ทำได้ยาก และในทางปฏิบัติก็มักต้องพึ่งพา "ข่าวลือ" ระหว่างผู้ใช้
• แม้ Android จะอิงกับเคอร์เนล Linux แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าทุกอย่างถูกกำหนดด้วยการตั้งค่าเคอร์เนลเพียงอย่างเดียว

การตั้งค่า USB debugging และ ADB

• จำเป็นต้อง เปิดใช้ USB debugging และติดตั้ง ADB บนอุปกรณ์ Android
• หากต้องการทดสอบอะแดปเตอร์เครือข่าย ต้องสลับ ADB ไปเป็น โหมดเครือข่ายผ่าน Wi-Fi
• สามารถใช้คำสั่งเพื่อตรวจสอบ เวอร์ชันเคอร์เนลและสถาปัตยกรรม ปัจจุบันได้

วิธีตรวจสอบเวอร์ชันและการตั้งค่าของเคอร์เนล

• โทรศัพท์รุ่นใหม่ (Android 11 ขึ้นไป) ใช้โครงสร้างเคอร์เนลแบบ GKI(Generic Kernel Image)
  • Google เป็นผู้บิลด์เคอร์เนลหลัก และผู้ผลิตจะเพิ่มเฉพาะโมดูล
  • สามารถดูไฟล์ตั้งค่าเคอร์เนลที่เกี่ยวข้อง (gki_defconfig) เพื่อทราบความสามารถที่รองรับได้
• โทรศัพท์รุ่นเก่าต้องตรวจสอบไฟล์ defconfig จากซอร์สเคอร์เนลที่ผู้ผลิตแยกเผยแพร่ให้ในแต่ละราย
• ถ้าโชคดี อาจตรวจสอบการตั้งค่าของเคอร์เนลที่กำลังใช้งานอยู่ได้โดยตรงจากพาธ /proc/config.gz

วิธีตรวจสอบอะแดปเตอร์ USB Ethernet ที่รองรับ

• ค่าการตั้งค่าเคอร์เนลที่เกี่ยวข้องส่วนใหญ่อยู่ในรูปแบบ CONFIG_USB_NET_XXX
  • ถ้าเป็น y คือบิวด์มาในตัว, m คือบิวด์เป็นโมดูล (น่าจะใช้งานได้), is not set คือไม่รองรับ
• สามารถดูคำอธิบายของค่าการตั้งค่าแต่ละตัวได้ในไฟล์ drivers/net/usb/Kconfig
• อย่างไรก็ตาม ข้อมูลชิปเซ็ตของอะแดปเตอร์ก็มักยังไม่ถูกระบุไว้อย่างชัดเจน

CDC Ethernet (Communications Device Class) และกรณีการใช้งานบน Android

• CDC เป็นมาตรฐานเครือข่ายผ่าน USB ที่รองรับ โปรโตคอลหลากหลายแบบ เช่น EEM/ECM/NCM
• บน Linux, Windows และ macOS อุปกรณ์ CDC Ethernet มาตรฐาน จะถูกตรวจพบอัตโนมัติโดยไม่ต้องมีไดรเวอร์เพิ่มเติม
• ตัว Android เองก็มีการบิลด์ไดรเวอร์ที่เกี่ยวข้องไว้แล้วในระดับเคอร์เนล
  • ตัวอย่าง: อุปกรณ์ Samsung ที่ตั้งค่า CONFIG_USB_NET_CDCETHER, EEM, NCM เป็น y ทั้งหมด
• แต่ถึงอย่างนั้น เมนู Ethernet ก็ยังคงไม่ถูกเปิดใช้งาน

ตรรกะการติดตามอินเทอร์เฟซเครือข่ายของ Android

• Android ใช้คลาส EthernetTracker.java ในการตรวจจับอินเทอร์เฟซเครือข่าย
• เมื่อมีอินเทอร์เฟซใหม่ปรากฏขึ้น EthernetTracker จะทำการจับคู่ตามรูปแบบชื่อ (regular expression)
• เกณฑ์การจับคู่นี้มาจากรีซอร์ส config_ethernet_iface_regex
  • ค่าเริ่มต้นคือ eth\\d (ยอมรับเฉพาะอินเทอร์เฟซเครือข่ายที่ขึ้นต้นด้วย eth และตามด้วยตัวเลข)
• ชื่อที่เคอร์เนลสร้างขึ้น (usb0) ไม่ตรงกับรูปแบบนี้ จึง ถูกมองข้ามทั้งในการติดตามและการเปิดใช้งาน

ข้อจำกัดของการแก้ปัญหาและบทสรุป

• regular expression สำหรับการตั้งชื่อนี้ ผู้ใช้ไม่สามารถเปลี่ยนเองได้โดยตรง (ทำไม่ได้หากไม่รูต)
• ผลคือผลิตภัณฑ์ CDC Ethernet มาตรฐาน แม้จะเชื่อมต่อแล้ว ก็ไม่สามารถใช้งานจากเมนูเครือข่ายได้
• ในทางกลับกัน จะใช้ได้เฉพาะอะแดปเตอร์บางรุ่นที่ถูกลงทะเบียนโดยตรงผ่านไดรเวอร์ของผู้ขายหรือชิปเซ็ต
• ต่อให้ Google ใส่โค้ดรองรับมาตรฐาน เช่นโมดูล EEM ไว้ในเคอร์เนล ก็ยังใช้งานจริงไม่ได้
• ทั้งที่จริงแล้วเป็นปัญหาง่าย ๆ ที่แก้ได้ด้วยการเปลี่ยน regular expression เป็นอย่างน้อย (eth|usb)\\d แต่ปัจจุบันก็ยังคงเป็นเช่นเดิม

สรุป

• สาเหตุหลัก: ไม่ใช่เพราะ Android เมินมาตรฐาน CDC Ethernet แต่เป็นเพราะ ชื่ออินเทอร์เฟซเครือข่ายไม่ตรงกับ regular expression (eth\\d) จึงไม่ถูกเปิดใช้งาน
• วิธีแก้แบบอ้อม: ต้อง รูตโทรศัพท์แล้วเปลี่ยนค่า config_ethernet_iface_regex เป็น (eth|usb)\\d หรือค่าใกล้เคียง
• ตัวเลือกที่ใช้งานได้จริง: แทนที่จะเลือกอะแดปเตอร์ที่รองรับ USB CDC มาตรฐาน ควรเลือกผลิตภัณฑ์ที่มีการผูกกับไดรเวอร์ตามชิปเซ็ตอย่างชัดเจน
• ปัญหาเชิงโครงสร้าง: นี่เป็นตัวอย่างที่แสดงให้เห็นว่าการขาดนโยบายการตั้งชื่อในซอฟต์แวร์ชั้นบน ส่งผลเป็นข้อจำกัดเชิงระบบทั้งในด้านการมองเห็นของผู้ใช้และความเข้ากันได้กับมาตรฐาน

[GN⁺]

ความเห็นจาก Hacker News

• ผู้แสดงความเห็นเล่าว่าเคยลำบากมากตอนพยายามต่ออุปกรณ์ Android เข้ากับอะแดปเตอร์ CDC Ethernet ในที่ทำงานเก่า จนเป็นที่มาของการเขียนบทความนี้ หลังจากนั้นมีหลายคนบอกว่า หากเปลี่ยนบิตบางตัวของ MAC address เคอร์เนลจะตั้งชื่อเป็น ethX ให้เอง แต่เจ้าตัวยังไม่ได้ทดสอบด้วยตัวเองหรืออัปเดตข้อมูลนี้ลงในโพสต์ และปัจจุบันก็แทบไม่ได้ใช้อุปกรณ์ Android แล้ว พร้อมเสริมว่าวิธีนี้ใช้ได้ก็ต่อเมื่อสามารถควบคุม MAC address ได้เท่านั้น
  • มีคนตอบว่าข้อมูลนี้น่าจะเป็นประโยชน์กับตน และบอกว่าหาบิตที่ว่าเจอแล้ว พร้อมแชร์ลิงก์ที่เกี่ยวข้อง
  • มีคนแสดงความเห็นเชิงบวกต่อโพสต์ดังกล่าว
• มีความเห็นว่านี่เป็นบทความเจาะลึกที่น่าสนใจ เมื่อตรวจดูซอร์สแล้วพบว่าในเดือนตุลาคม 2023 regex ที่เป็นปัญหาน่าจะถูกเปลี่ยนจาก eth\d เป็น * ซึ่งคาดว่าแก้ปัญหานี้ได้ พร้อมแนบลิงก์การเปลี่ยนโค้ดที่เกี่ยวข้อง และอธิบายว่า Android U+ (น่าจะเป็นเวอร์ชัน 14) รวมทั้ง usb\d+ และ eth%d ไว้ในค่าเริ่มต้นแล้ว
  • มีการอธิบายต่อว่าการเปลี่ยนแปลงนี้ภายหลังถูก rollback เพราะ "มีอุปกรณ์ที่ทำ tethering ผ่านอินเทอร์เฟซ usbX" จากนั้นจึงถูกนำกลับมาใช้อีกครั้งโดยรองรับเฉพาะ Android V+ (เวอร์ชันใหม่) พร้อมแนบลิงก์เกี่ยวกับ rollback และลิงก์การใช้งานจริงขั้นสุดท้าย
• มีการวิจารณ์อย่างรุนแรงต่อส่วนที่บริการ EthernetTracker ของ Android ยอมรับเฉพาะอินเทอร์เฟซที่ตั้งชื่อเป็น ethX โดยอธิบายว่าดิสทริบิวชันลินุกซ์แก้ปัญหาแบบนี้ได้ตั้งแต่ยุค 2000 แล้ว ในอดีตไดรเวอร์จำนวนมากมักใช้ prefix ชื่อตามใจตัวเอง ทำให้ต้องไล่ตรวจทั้งระบบอย่างยุ่งยาก ทุกวันนี้ดิสทริบิวชันลินุกซ์จะเปลี่ยนชื่อ network interface อัตโนมัติด้วยเครื่องมืออย่าง udev และกระบวนการนี้ทำงานผ่านการเรียก SIOCSIFNAME ioctl ของเคอร์เนล พร้อมเสริมว่าเคอร์เนลรุ่นใหม่ยังมีความสะดวกที่สามารถใส่เลขอัตโนมัติให้ชื่ออย่าง wlan* หรือ wlan%d ได้ด้วย
• มีการวิเคราะห์ว่าหากดูประวัติ commit ของ LineageOS จะพบว่าปัญหานี้เคยถูกแก้แล้ว แต่ถูกย้อนกลับ เพราะปัญหาความเข้ากันได้ และใน Android เวอร์ชันล่าสุดก็ถูกนำกลับมาใช้อีกครั้ง จากเนื้อหาใน commit ดูเหมือนมีคนจาก Google เกี่ยวข้องด้วย จึงมีความเห็นว่าอาจถูกใช้ในบิลด์ทางการของ Google ด้วย
• มีคนเห็นด้วยกับประโยคในบทความที่ว่า "<i>ไม่มีทางเปลี่ยนค่า config_ethernet_iface_regex ได้ นอกจากต้อง root โทรศัพท์</i>" และบอกว่านี่เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่สิทธิ์ root สำคัญบนอุปกรณ์ที่ตนเป็นเจ้าของ
  • มีอีกความเห็นแย้งว่า ความสามารถในการเบี่ยงเส้นทาง network traffic ตามอำเภอใจคือเหตุผลสำคัญที่สุดว่าทำไมไม่ควรให้สิทธิ์ superuser ใน user space ตนเห็นด้วยกับการกดดัน OEM ให้ปลดล็อก bootloader ได้ แต่ก็นึกไม่ออกว่ามีกรณีใช้งานใดที่คุ้มกับขอบเขตภัยคุกคามขนาดใหญ่ที่สิทธิ์ root เปิดให้ผู้โจมตีบน Android
• มีคนถามว่า คำว่า "ใช้ไม่ได้" หมายถึงอะไร เพราะเมื่อเสียบ USB hub dongle ของ MacBook เข้ากับโทรศัพท์ Android พอร์ต Ethernet ก็ทำงานได้ไม่มีปัญหา และเคยมีประสบการณ์ที่ cellular modem ถูกมองเป็นอุปกรณ์ Ethernet แล้วใช้งานบน Android ได้ปกติ
  • มีคำตอบว่า ปัญหานี้ถูกแก้ไปแล้ว และบทความต้นฉบับเป็นบทความเมื่อ 2 ปีก่อน
• มีคนบ่นว่า Android ใช้งานหลายเครือข่ายพร้อมกันไม่ได้อย่างน่าหงุดหงิด เช่น อยากต่อ WiFi ที่ไม่มีอินเทอร์เน็ต (และไม่มี default router) พร้อมกับเครือข่าย cellular ไปพร้อมกันก็ทำไม่ได้ ทั้งที่บน Linux หรือ Windows ทำได้เป็นเรื่องปกติ แต่ Android กลับบังคับห้ามไว้ แถมในหลายรุ่นดัดแปลงยังมีพฤติกรรมสับสน เช่น หากยืนยันจะเกาะ WiFi ที่ไม่มีอินเทอร์เน็ต ระบบก็อาจตัดการเชื่อมต่อแบบงง ๆ หรือมีเพียง API ที่พอใช้ได้ในแอปเท่านั้น ขณะที่ตัวผู้ใช้เองถูกกันไม่ให้ควบคุมเรื่องนี้
  • มีคนเสริมว่า iOS ก็คล้ายกัน เวลาเชื่อมต่อ WiFi เพื่อดึงวิดีโอจากกล้องติดรถ จะมีป๊อปอัปว่า "ไม่มีอินเทอร์เน็ต จะสลับไปใช้ cellular ไหม?" และถึงจะเลือกให้อยู่บน WiFi ต่อ สุดท้าย iOS ก็สลับไปที่เครือข่าย CarPlay เองอยู่ดี พร้อมบอกว่าไม่มีวิธีปิดพฤติกรรมนี้ด้วยตนเอง
  • มีความเห็นว่า Windows เองก็ไม่ได้ต่อ wifi สองเครือข่ายพร้อมกันได้จริงด้วย wireless adapter สองตัว อย่างน้อยใน GUI ทำไม่ได้ และตนก็ยังไม่ได้ลองผ่านเทอร์มินัล
  • มีคนบอกว่าข้อจำกัดนี้น่ารำคาญมาก โดยเฉพาะตอนอินเทอร์เน็ตล่มและพยายามวินิจฉัยผ่านโทรศัพท์ แต่กลับบังคับให้ออกจาก WiFi อีกทั้งยังบ่นว่า Android มีปัญหายุ่งยากเพิ่มเติม เช่น การตั้งค่า DNS ไม่รับมาจาก DHCP
  • มีผู้ใช้เล่าประสบการณ์ว่าเมื่อเอาโทรศัพท์ Android ฝั่งตะวันตกเข้าไปใช้ในจีนแผ่นดินใหญ่จะยิ่งไม่สะดวก เพราะ Android ตรวจการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตผ่านบริการของ Google ทำให้ WiFi ภายในประเทศถูกเตือนว่าไม่มีอินเทอร์เน็ตทุกครั้ง และผู้ใช้ต้องคอยตอบเองว่าจะเชื่อมต่อค้างไว้หรือไม่
• มีคำแนะนำว่าควรตรวจดูข้อกำหนดด้านเฟิร์มแวร์ด้วย บางอุปกรณ์แม้จะถูกตรวจพบได้ตามปกติ แต่ถ้าไม่มีเฟิร์มแวร์เตรียมไว้ ifup จะล้มเหลว และ UI ของ Android ก็ไม่แสดงสถานะนี้เลย ต้องไปดู dmesg จึงจะเห็นปัญหา ไม่แน่ใจว่าสิ่งนี้ใช้กับอุปกรณ์ CDC ด้วยหรือไม่ แต่จากประสบการณ์ USB Ethernet dongle จำนวนมากใช้ชิปเซ็ตของ Realtek หรือ Kawasaki และมีกรณีที่ต้องใช้เฟิร์มแวร์อยู่บ้าง ผู้แสดงความเห็นคาดว่าการเปลี่ยนแปลงฝั่ง Android นี้น่าจะเกิดขึ้นไม่นาน เพราะบนอุปกรณ์ดีบัก vanilla AOSP ตนเคยใช้ USB network dongle ได้ดีอยู่แล้ว จึงสงสัยว่าอาจเป็นเรื่องธรรมเนียมการตั้งชื่อของฝั่งเคอร์เนลหรือไดรเวอร์ CDC มากกว่า สรุปคือควรใส่ใจทั้งชิปเซ็ตของ dongle และการต้องใช้เฟิร์มแวร์หรือไม่
• มีคนเล่าว่าตนมี USB Ethernet adapter มากกว่า 15 ตัว ทั้งชิปเซ็ต Realtek, AXIS และอื่น ๆ ซึ่งทั้งหมดทำงานได้ดีมาก และเชื่อว่าถ้าเลือกเฉพาะรุ่นที่บน Linux ไม่ต้องใช้ไดรเวอร์ ก็แทบจะใช้ได้ไม่มีปัญหากับทุก OS และ BIOS
  • มีคนให้ข้อมูลว่า issue นี้ถูกแก้แล้วในปี 2023 พร้อมแนบลิงก์ Hacker News ที่เกี่ยวข้อง
  • มีคนเสริมว่า Ethernet adapter ที่อยู่บน Thunderbolt/USB dock ใช้งานได้ดีบนโทรศัพท์ทั้ง Pixel 5 และ Pixel 9 ของตน
• มีคนชื่นชมว่านี่เป็นเส้นทางการดีบักที่สมบูรณ์แบบ และน่าสนใจมากที่ regex เพียงตัวเดียวทำให้อุปกรณ์ทั้งกลุ่มใช้งานไม่ได้ พร้อมเล่าย้อนว่าตนเพิ่งเจอข้อจำกัดเชิงโครงสร้างคล้ายกันในระบบ alignment/escalation ของ GPT-4 และ OpenAI เมื่อไม่นานนี้ แม้จะมีเอกสารทางการและ log ครบเพื่อพยายาม trigger ตรรกะภายใน แต่สุดท้ายดูเหมือนจะติดเพราะสิ่งที่มนุษย์มองว่าสมเหตุสมผลกลับไม่ match กับ regex ของอินเทอร์เฟซภายใน จึงถูกบล็อกไป พร้อมแชร์บันทึกที่เกี่ยวข้องไว้ในลิงก์แยก และชวนว่าหากใครสนใจโครงสร้างระบบหรือขอบเขตของอินเทอร์เฟซที่มองไม่เห็น ก็อยากฟังความเห็นเช่นกัน