A. WLAN的MAC地址保衛戰
信息社會大數據時代下，日日匆忙行走在城市中的你可能沒有意識到，有些信息對你來說彌足珍貴，一旦為人所獲取，如赤身於人群中，比如說：身份證號碼，手機號碼，再比如說，本文的主角：WLAN無線網卡的MAC地址。泄露了，只能安慰自己，反正大多數人一起，大家都裸奔吧。
身份證和手機號碼作為個人隱私關鍵信息，這是地球人大約都知道的，這個無線網卡的MAC地址是什麼鬼？這里不做MAC地址的科普，只提一下：作為全球范圍內基本可以唯一關聯到你身邊最危險的設備--手機的信息欄位，無線網卡的MAC地址的地位肯定引人注目的。 愛我們（姑且算是「愛」吧）的蘋果、Android、windows操作系統想方設法保護它，黑產/灰產和各種業務的大數據採集行業絞盡腦汁竊取它，我們無知快樂著（果然還是不能看得太透徹呀！）
胡扯兩段，直接進入一個實驗：小米的手機，連接一個SSID為test_2.4G的無線網路，在此無線網路信號覆蓋范圍的另外一台第三方筆記本電腦，能否獲得小米手機的WLAN無線網卡的MAC地址？
答案當然是能的，實現偵聽無線WIFI的網路協議包（802.11協議），只要配置無線網卡為監聽模式（Monitor mode)。一般情況下無線網卡和無線接入點（Wireless Access Point，WAP）建立連接後，處在託管模式（Managed mode）下，無線網卡只接受從 WAP 發給自己的數據報文。如果把無線網卡設置成監聽模式（Monitor mode)，無線網卡可以監聽空氣中所有的無線通信包（802.11協議的原始報文），使用諸如 Wireshark 等的軟體捕獲數據報文進行分析。
下面的實驗的過程
WIFI無線網路環境，使用TPLINK的無線路由器，配置test_2.4G的無線網路：
連接小米手機到TPLINK無線路由器，使用Android的調試工具ADB連接到小米的手機上，由於手機是非ROOT的手機，從ifconfig命令中不能獲取手機的無線網卡的MAC地址（這個信息是受保護的信息），獲取無線網卡的IP地址：192.168.1.102。
點擊TPLINK的管理界面上的的ARP列表，獲取小米手機的無線網卡的MAC地址。
嘗試從一台不接入任何一個WIFI AP的筆記本上進行捕獲小米手機的WIFI通信過程。在一台MAC筆記本上直接啟動802.11WIFI協議的抓包，將WIFI網路介面配置為Monitor的模式，抓取802.11WIFI協議的原始包。找到test_2.4G的MAC地址，設置包過濾，馬上可以看到test_2.4G的Beacon廣播的數據幀：
關閉小米手機的WIFI連接，然後再啟動連接test_2.4G，准確抓到了小米手機發出的Probe Request包，該數據包包含了小米手機WLAN介面的MAC地址，可以看到，和上文里從TPLINK管理界面上看到的MAC地址是一致的。由於真實的MAC地址攜帶了廠家的信息，在wireshark的抓包中直接看到MAC地址解釋成可讀的硬體廠商名：
當然，不僅僅是Probe Request包包含小米無線網口口的MAC地址，Authentication等其他通信的相關包都帶有無線網卡的MAC地址。
Probe Request引人注目的原因是：它是手機在真正的WIFI連接之前主動掃描時發出的包，在人主動發起手機上的WIFI連接之前，Probe Request就攜帶這MAC地址已經發送出來。
下面是關於802.11的Probe Request / Probe Response 請求的說明
探測請求(wlan.fc.type_subtype == 0x04)和探測響應(wlan.fc.type_subtype == 0x05)
Probe request由STA（這里是手機）發出，用於探測周圍的BSS（這里理解成AP）。如果指定了SSID，則只有SSID與之一致的BSS(准確來說是BSS內的AP)會通過Probe Response進行響應；如果未指定，則所有BSS都會進行響應。
在實施對Probe Request保護之前，這個特性這幾年來被用作用戶定位和跟蹤，商場街道等場所的人流人員識別，有一類業務叫做WIFI探針的數據採集開始繁榮，甚至利用無線網卡的MAC地址與網路上已經泄露的黑產/灰產數據進行撞庫，以掌握更多個人的隱私信息。於是引起了人們對個人隱私的的擔憂。
蘋果公司第一個提出了使用隨機MAC地址進行WIFI掃描，規避手機掃描狀態下真實MAC地址的泄露。當手機打開WIFI,但沒有連接任何WLAN AP的時候，手機發出的主動掃描的Probe request使用隨機的MAC地址。隨機MAC地址Universal/Local Bit位為1（該位為0才是全球唯一地址，為1表示是本地管理地址）,Unicast/Multicast 位為0。
例如：ca:ad:c6:50:97:d4，f6:8a:be:70:46:38的Universal/Local Bit都為1，是隨機的MAC地址。
掃描狀態的隨機MAC這種技術，保護了處在WIFI掃描狀態（主要是手機的主動掃描AP）的手機，避免泄露WLAN介面的MAC地址， 一旦進入真正的通信狀態，802.11通信的數據包中將攜帶明文的真正的MAC地址。 這裡面有兩個概念，一個是WIFI掃描狀態下的虛擬隨機MAC地址，一個是真正進入通信狀態下使用的MAC地址。上面實驗抓的是手機已經連接上TPLINK的AP，故抓到的是真實的MAC地址。
舉個例子，某個購物商場，商場大門口裝了個隱私收集的WIFI探針AP，如果用戶拿著一個開了WIFI的手機，手機自動掃描周圍的AP，廣播Probe Request報文，如果沒有隨機MAC地址保護，探針AP可以直接從Probe Request包獲取用戶的WLAN的MAC地址。
獲取了用戶手機的MAC地址，可以做的事情很多，為人所詬病的是用戶隱私分析。如果用戶的MAC地址連同其他信息一起泄露到網上，例如（MAC地址、姓名、性別、購物記錄等），那可以直接使用MAC地址進行關聯出用戶的其他信息，找出當前進入商場的用戶是誰。
有一個問題來了，既然真正WIFI通信狀態下使用真實的MAC地址，這個真實的MAC地址可以被信號范圍內的任何一個第三方無線網卡捕獲，那這個MAC地址還是能被作用戶被定位和跟蹤么？這個問題上，windows 10對無線網路網卡的MAC地址進行了進一步的保護。提供了通信狀態下的隨機MAC地址，比如說可以有兩個選擇：單一一次的無線網路連接使用同一個隨機MAC地址，或者配置WIFI網路連接MAC地址一天隨機變化一次。
測試一下，windows 10對無線網卡MAC地址的保護：
對test_2.4G的無線網路斷開並選擇「忘記」，此時需重新輸入密碼登陸WIFI，MAC地址已經修改，得到了新的MAC地址，這個MAC地址的Universal/Local Bit位為為1（9A的二進制位 1001 1010）Universal/Local Bit為右數第二位
再測試一次：對test_2.4G無線網路斷開並選擇「忘記」，此時重新輸入密碼登陸WIFI，MAC地址已經修改，得到了新的MAC地址，這個MAC地址的Universal/Local Bit位為為1（CA的二進制位 1100 1010）Universal/Local Bit為右數第二位
最後一個問題：目前的狀態下，要保護自己手機的WLAN的MAC地址，怎麼做最安全呢？如果出門不需要用WIFI上網，則關閉WIFI功能吧；如果確實要用WFI上網，盡量升級和選擇有掃描狀態下隨機MAC功能的手機（僅僅測試過蘋果和小米手機）。