CN106102125A - 一种对扫描时隐藏mac地址的终端进行跟踪识别的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对扫描时隐藏MAC地址的终端进行跟踪识别的方法和设备。根据本发明的方法，包括：1)针对终端的扫描MAC地址生成标签，所述标签用于标识所述终端与一个AP的唯一对应；2)接收来自所述终端的所述标签和接入MAC地址；3)根据所述标签，确定所述隐藏MAC地址的终端。通过本发明，能够对隐藏其真实MAC地址的终端进行跟踪识别，将这样隐藏真实MAC地址的终端在扫描时所采用的MAC地址与其真实的MAC地址关联起来，从而支持基于终端位置的智慧应用。

Description

一种对扫描时隐藏MAC地址的终端进行跟踪识别的方法

技术领域

本发明涉及无线通信，尤其涉及对终端的跟踪识别。

背景技术

WLAN(Wireless Local Area Networks，无线局域网)是使用无线电波作为数据传送媒介进行连接的局域网。无线局域网和有线局域网的差异是由媒介的共享特性和半双工的工作方式所决定的。一个简单的WLAN由两类设备组成：无线终端和无线AP(AccessPoint，接入点)。终端是接入无线局域网的设备，AP是为终端提供无线接入的设备。

随着相关技术的发展，基于WLAN终端的定位和跟踪技术的相关应用已经在智慧城市、智慧园区等的建设中发挥重要作用。根据终端的位置信息，可以实现基于地点的推送和引导、用户轨迹分析、区域人流密度统计等基于位置的智慧应用。在实际使用时，通常会采用“三角定位法”对终端进行定位和跟踪。其原理在于，无论终端是否已经接入WLAN，其都会不定时地进行扫描，并在每个信道广播探测请求帧(Probe Request)，所有收到该广播探测请求帧的AP都会回复探测响应帧(Probe Response)，由此使得终端可以获悉无线网络环境中AP的存在情况，并据此形成接入决策(未接入状态)或漫游决策(已接入状态)。而根据终端的上述性质，存在于终端的有效无线传输范围内的AP能够获知该终端所发送的广播探测请求帧的信号强度。如果在该终端的有效无线传输范围内存在三个或三个以上已知位置的AP，那么就可以采用“三角定位法”来确定终端的位置。

然而，在上述应用的实际操作过程中，会存在部分终端在扫描时隐藏其真实的MAC(Medium/Media Access Control，媒体接入控制)地址的情况，例如使用随机的MAC地址(图1)。对于采用随机MAC地址的终端，其定位信息并不能显示其实际的终端位置，因而无法把该定位信息和实际服务的终端对应起来。当这样的终端数量多到无法忽略时，可能会导致基于终端位置的智慧应用失效。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供了一种对扫描时隐藏MAC地址的终端进行跟踪识别的方法，包括：

1)针对终端的扫描MAC地址生成标签，所述标签用于标识所述终端与一个AP的唯一对应；

2)接收来自所述终端的所述标签和接入MAC地址；

3)根据所述标签，确定所述隐藏MAC地址的终端。

优选地，根据所述方法，其中，步骤1)包括：

1-1)针对不同的扫描MAC地址，为同一AP设置不相同的AP地址以用于所述标签。

优选地，根据所述方法，其中，步骤2)包括：

2-1)根据来自终端的请求，确定所述标签和所述接入MAC地址。

优选地，根据所述方法，其中，步骤3)包括：

3-1)根据所确定的标签，确定与所述标签相对应的扫描MAC地址；

3-2)将所确定的扫描MAC地址与所述接入MAC地址关联起来。

优选地，根据所述方法，其中，所述标签为AP的BSSID。

优选地，根据所述方法，其中，步骤1)还包括：

1-2)向各个扫描MAC地址单播信标帧，所述信标帧包含针对所述扫描MAC地址而为AP设置的BSSID。

优选地，根据所述方法，其中，步骤1)还包括：

1-3)将为AP设置的BSSID与所述扫描MAC地址关联地存储成记录。

优选地，根据所述方法，其中，步骤3-1)包括：3-1-1)如果所述记录中存在与所确定的标签相同的BSSID，则根据所述记录确定与所述BSSID关联的扫描MAC地址。

优选地，根据所述方法，其中，步骤2-1)包括：

2-1-1)根据来自终端的关联请求帧，确定所述终端的标签和接入MAC地址。

并且，本发明还提供了一种对扫描时隐藏MAC地址的终端进行跟踪识别的设备，包括：

用于针对终端的扫描MAC地址生成标签的装置，所述标签用于标识所述终端与一个AP的唯一对应；

用于接收来自所述终端的所述标签和接入MAC地址的装置；

用于根据所述标签，确定所述隐藏MAC地址的终端的装置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

能够在不改变当前系统硬件和协议的情况下，主动地对隐藏其真实MAC地址的终端进行跟踪识别，将这样的终端在扫描时所采用的随机MAC地址与其真实的MAC地址关联起来，从而支持基于终端位置的智慧应用。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是现有技术中终端采用随机MAC地址进行扫描的场景示意图；

图2是根据本发明的一个实施例的用于记录终端的MAC地址与为终端配置的BSSID间对应关系的示意图；

图3是根据本发明的一个实施例在跟踪识别终端之前的场景示意图；

图4是根据本发明的一个实施例在跟踪识别终端之后的场景示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如前文所述，WLAN通信需要首先使得终端与AP相互关联。为了使得终端能够获知网络的存在，AP会定期广播信标帧(Beacon)。终端通过向各个AP广播探测请求帧，并接收AP所回复的探测响应帧，以了解与各个AP通信的信道状况。在获悉无线网络环境中AP的情况后，终端可以形成接入决策并选择所接入的AP。

图1示意性地示出了如背景技术中所描述的终端采用随机MAC地址进行扫描的场景。如图1所示，在进行扫描时，终端随机地产生MAC地址，并向各个AP发送广播探测请求帧。处于该终端无线传输范围内的AP1、AP2、和AP3向该终端发送响应帧。终端根据所接收到的响应帧，决定接入AP3。

发明人发现，虽然终端在进行扫描时可以隐藏其MAC地址，但是其必须以实际的物理地址(即MAC地址)与其所接入的AP进行关联。因此，与图1所示的终端关联的AP3能够获知该终端的真实MAC地址。如果能够将终端在扫描时使用的随机地址(“扫描MAC”)和其接入时使用的真实地址(“接入MAC”)对应起来，那么就可以对该终端进行跟踪识别，从而支持基于终端位置的智慧应用。

然而在现有技术中，很难将终端的“扫描MAC”和“接入MAC”关联起来。这是由于AP并不知道曾经向该AP发送广播探测请求帧的多个终端中的哪一个或哪一些最终选择了与该AP关联。

发明人认为，如果AP能够为不同的终端分配不同的标签，那么就可以根据所关联的终端的标签，来确定选择与该AP关联的是哪个终端。并且，由于AP不能知晓哪些终端会向其发送广播探测请求帧，因而这样的标签需要由AP通过与各个终端通信的方式来实现，例如在AP向各个终端发出信标帧时为每个终端分配标签并记录所分配的标签。

通常状况下，AP会定时广播信标帧，并在信标帧中包括该AP的基本服务集标识(Basic Service Set Identifier，BSSID)，也就是该AP的MAC地址，从而使得终端能够获知AP的MAC地址。如果能够替代性地，使得AP单独地向各个终端定时发送配置为不同BSSID的信标帧，那么就可以通过记录所配置的BSSID来区别不同的终端。为了实现这样过程，需要记录终端进行扫描时的MAC地址、AP为终端分配的BSSID、终端进行接入时的MAC地址。

下面结合附图，详细描述通过为各个终端分配不同标签从而跟踪识别终端的方法。

图2示意性地示出了本发明用于记录终端的MAC地址与为终端配置的BSSID间对应关系的示意图，即MAC-BSSID对应表。如图2所示，MAC-BSSID对应表中的每一条记录对应于一个终端，所记录的内容包括终端的MAC地址以及AP配置给该终端的BSSID。在本发明中MAC-BSSID对应表的设计方法可以例如是将每一条记录设置为18个字节，其中包括：终端在扫描时采用的“扫描MAC”(6字节)、终端接入AP时的“接入MAC”(6字节)、以及AP分配给该终端在整个网络中唯一对应于该AP和该终端这一关联组合关系的“唯一BSSID”(6字节)。如果在MAC-BSSID对应表的一条记录中，“接入MAC”的6个字节全部为0，那么表示该记录所对应的终端未接入网络；反之，则表示该记录所对应的终端接入了网络。当接入网络的终端下线时，可以将与该终端对应的那一条记录删除。

其中，为了能够高效的实现信标定时器的顺序访问和接入处理的随机访问，可以优选地使用B+树的索引数据结构来构建上述MAC-BSSID对应表。

现参考图2，可看出各条记录中所存储项目的数量并不相同。在图中所示MAC-BSSID对应表的第一条记录中存储有“扫描MAC”MAC1、以及分配给该终端的BSSID1，而未储存接入MAC地址，可看出与第一条记录对应的终端未与AP关联。相应地，在所示对应表的第二条记录中存储有分别为MAC2、MAC3、和BSSID2的“扫描MAC”、“接入MAC”和“唯一BSSID”，则说明与该记录对应的终端接入了AP。

在上述MAC-BSSID对应表中的“唯一BSSID”，指的是由AP分配给终端的该AP的网络通信地址，该网络通信地址在整个网络中唯一地对应于该AP与该终端这一组合。

也就是说，在本发明中，AP隐藏了其真实的物理地址，而为各个终端分别设置与该终端对应的BSSID地址以用作标签，并将所设置的BSSID与所对应的终端的“扫描MAC”一同记录在MAC-BSSID对应表中。当终端请求接入某一BSSID地址时，网络系统就可以根据在MAC-BSSID对应表中所记录的预先为各个终端分配的BSSID地址来判断是哪个终端在请求接入该BSSID地址。

如前文所述，AP分配给各个终端的BSSID是不同的，并且为了实现本发明的目的还需要保证每个终端所收到的不同AP的BSSID也是不相同的。并且，在实际操作中，即使终端并不知道AP的真实物理地址，也不需要将设置的BSSID关联到AP的真实物理地址。这是因为所设置的BSSID为一个虚拟地址(例如多虚拟AP技术)，AP在进行接入处理时仅需判断收到的认证帧和关联帧中的BSSID是否存在于MAC-BSSID对应表中即可，所设置的BSSID中并不一定要包含关于AP真实的物理地址的信息。

发明人认为，虽然无需在AP的真实物理地址与AP分配给各个终端的BSSID(即“唯一BSSID”)间建立关联关系，但是仍然可以利用“AP的MAC”来生成BSSID，以保证AP分配给各个终端的BSSID是不同的并且使得各个AP所设置的BSSID也是不同的。

可以通过以下方式来生成满足上述要求的“唯一BSSID”：

“唯一BSSID”＝“扫描MAC”⊕“AP的MAC”，

其中，“⊕”符号表示按位异或运算。

参考图3，BSSID1和BSSID2为AP1分配给终端1和终端2的网络通信地址，而BSSID3和BSSID4为AP2分配给终端1和终端2的网络通信地址。在终端扫描时，AP1仅能获知终端1的“扫描MAC”为MAC1，以BSSID1为例，BSSID1＝MAC1⊕AP1的MAC地址，从而将BSSID1分配给终端1。同样，终端2的“扫描MAC”为MAC3，则BSSID2＝MAC3⊕AP1的MAC地址。对于AP2，同样可以获得BSSID3＝MAC1⊕AP2的MAC地址，BSSID4＝MAC3⊕AP2的MAC地址。

这种按位异或运算来获得“唯一BSSID”的方法可以获得基于AP真实物理地址的BSSID，并且能够保证这些BSSID针对AP和终端的各种组合是互不相同的，其可以通过以下方式来证明：

已知定理：c1＝a⊕b1，c2＝a⊕b2；若b1≠b2，则c1≠c2。

证明：证逆否命题，若c1＝c2，则a⊕b1＝a⊕b2，则a⊕a⊕b1＝a⊕a⊕b2，则0⊕b1＝0⊕b2(a⊕a＝0)，则b1＝b2(0⊕x＝x)。

因此AP1分配给不同终端的BSSID1≠BSSID2，终端2收到的不同AP的BSSID1≠BSSID3。同理BSSID3≠BSSID4，BSSID2≠BSSID4。

由此，通过对均为48位的“扫描MAC”与“AP的MAC”进行按位异或运算，可以生成也是48位的“唯一BSSID”，并且保证同一AP为不同终端设置不同的BSSID，而不同AP所设置的BSSID也是不相同的。

另外，本领域的技术人员可以了解，允许在一定概率上BSSID1＝BSSID4，这是因为两者既不属于同一AP，也不会被同一终端收到，因而不会产生冲突。换句话说，在不产生冲突的情况下，在本发明中为终端分配的BSSID也可以是相同的。

并且，本领域的技术人员应理解，除去上述采用对“扫描MAC”与“AP的MAC”进行异或运算之外，还可以采用其他方式来设置根据本发明的“唯一BSSID”，只需保证在不发生冲突的情况下，为AP针对各个终端设置BSSID，例如设置互不相同的48位来用作本发明的BSSID。

通过上述方式，可以在终端扫描时，由AP为各个终端分配BSSID。同样地，在终端请求接入AP时，终端不会知道AP的真实地址，而是通过认证帧和关联请求帧向“唯一BSSID”发出接入网络的请求。而AP会根据收到认证帧和关联请求帧所包含的BSSID是否在MAC-BSSID对应表中来进行认证和关联的处理。

图3和图4分别示出了根据本发明的在跟踪识别终端之前以及跟踪识别终端后的场景示意图。

如图3所示出的跟踪识别场景，终端1的真实MAC地址为MAC2，其在扫描时使用随机MAC1，终端2的真实MAC为MAC4，其扫描时使用随机MAC3。

假如采用传统方案，则网络系统可以获悉地址为MAC1和MAC3的终端进行了扫描，并且如果这两个终端分别与AP1和AP2关联，那么系统还可以获悉地址为MAC2和MAC4的终端分别接入了网络系统。但是网络系统无法获知进行扫描的MAC地址和所接入的MAC地址之间的对应关系。

根据本发明的方法，当终端1使用随机MAC1进行扫描，终端2使用随机MAC3进行扫描时，如图3所示AP1和AP2会分别为两个“扫描MAC”分配“唯一BSSID”，其中AP1分别为终端1和终端2分配BSSID1和BSSID2，AP2分别为终端1和终端2分配BSSID3和BSSID4。由此，使得终端1认为AP1的标识是BSSID1，AP2的标识是BSSID3；终端2认为AP1的标识是BSSID2，AP2的标识是BSSID4。在终端选择AP进行关联的时候，终端1和终端2会使用各自的真实MAC(MAC2和MAC4)进行接入。

参考图4，终端1选择接入BSSID1(即AP1)的地址，终端2选择接入地址BSSID4(即AP2)。根据本发明的网络系统就可以根据来自终端的接入请求(即关联请求帧，Association Request)中所包含的“唯一BSSID”，将“接入MAC”和“扫描MAC”对应起来。例如，如图4所示，终端1使用其真实的地址MAC2接入AP1所提供的地址BSSID1，那么网络系统就能根据唯一的BSSID1标识以及AP1的MAC-BSSID对应表获悉终端1在进行扫描时的MAC地址为MAC1，并且可以将此时终端1实际接入所采用的MAC地址MAC2存入AP1的MAC-BSSID对应表中，从而将MAC1和MAC2对应起来。类似地，利用AP2的MAC-BSSID对应表，也可以将终端2所采用的随机地址MAC3和其真实的地址MAC4对应起来。

根据在WLAN中常用的802.11通信协议，由AP定时地发送信标帧，从而帮助终端发现AP，并且利用这样的“心跳机制”可以确认AP是否能够正常工作。在本发明中，可以利用信标定时器来定时地向各个终端单独地发送包含由AP为该终端所分配的BSSID的信标帧，从而对终端进行跟踪识别。

下面以AP1为例，结合图3和图4的场景对这一过程进行具体说明：

(1)在处于图3的场景之前，没有终端进行过扫描，AP1的MAC-BSSID对应表为空，信标定时器空转。

(2)当终端1进入到AP1所覆盖的无线区域内后，终端1发送包含MAC1的探测请求帧。

(3)判断该探测请求帧所包含的MAC地址(即MAC1)是否存在于MAC-BSSID对应表中。此时，由于MAC-BSSID对应表为空，判断结果为“否”，因此对于AP1而言，根据该探测请求帧所包含的MAC1，利用计算式BSSID1＝MAC1⊕AP1的MAC地址，来生成BSSID1。

在对应表中添加新的纪录“MAC1,0,BSSID1”，并向终端1回复包含该BSSID1的探测响应帧。

此时，MAC-BSSID对应表的内容如下表所示。

MAC1,0,BSSID1
	0
…

(4)此后，利用信标定时器定时地向MAC1发送包含BSSID1的信标帧，并且终端1会定时地发送探测请求帧，并且只要当中所包含的MAC地址(即MAC1)存在于MAC-BSSID对应表的记录中，便都会向该MAC地址回复探测响应帧。

(5)假设，终端2也进入了AP1所覆盖的无线区域，采用类似的方法在MAC-BSSID对应表中添加“MAC3,0,BSSID2”。此后，利用信标定时器定时向MAC1和MAC3分别发送包含BSSID1和包含BSSID2的信标帧。此时的场景如图3所示。

此时，MAC-BSSID对应表的内容如下表所示。

MAC1,0,BSSID1
	MAC3,0,BSSID2
0
	…

(6)如果终端1选择接入BSSID1的地址，那么由终端1依照802.11协议发送认证帧(Authentication)，如果认证帧是身份认证帧则按照传统的处理方式进入认证流程。

(7)随后，经过认证的终端1发送包含BSSID1的关联请求帧(AssociationRequest)。此时该关联请求帧所包含的BSSID1在AP1的对应表中，则将在该关联请求帧所包含的终端1的真实地址MAC2添加到MAC-BSSID对应表中以作为“接入MAC”，将对应表中与终端1相关的记录更改为“MAC1,MAC2,BSSID1”，并向终端1回复关联响应帧(AssociationResponse)。

此时，MAC-BSSID对应表的内容如下表所示。

MAC1,MAC2,BSSID1
	MAC3,0,BSSID2
0
	…

(8)此后，通过信标定时器定时向MAC2和MAC3分别发送BSSID1和BSSID2的信标帧(如图4所示的场景)。

(9)为了防止内存溢出，可以在终端1断开与网络的连接时，从表中删除与其相关的记录。

此时，MAC-BSSID对应表的内容如下表所示。

0
	MAC3,0,BSSID2
0
	…

在上述结合图3和图4来描述本发明的方法的实例中，采用了信标定时器定时地向各个终端发送信标帧并分配与各个终端唯一对应的BSSID。

根据本发明的一个实施例，采用信标定时器定时地发送信标帧的流程包括：

S1：将当前表项初始化为对应表的第一条记录；

S2：读取对应表中的记录，若当前记录的状态为“未接入”，则向“扫描MAC”地址单独发送配置为满足前文所述要求的“唯一BSSID”的信标帧；若当前记录的状态为“已接入”，则向“接入MAC”地址单独发送配置为“唯一BSSID”的信标帧；

S3：若存在下一条记录，则将下一条记录作为新的当前记录，并跳转步骤S2；

S4：等待一个信标间隔(例如100ms)后，再次触发步骤S1。

此时，信标定时器只需读取MAC-BSSID对应表的内容并进行相应的操作，而无需对其进行修改。

除定时发送信标帧以外，在上述结合图3和图4来描述本发明的方法的实例中，还描述了对MAC-BSSID对应表进行修改的过程。

根据本发明的一个实施例，在终端接入AP时，记录各个终端的MAC地址和所分配的BSSID的流程，包括：

S01：接收来自终端的管理帧(其中，包括信标帧、探测帧、认证帧)

S02：若该帧不是探测请求帧，则跳转步骤S05；

S03：若该探测请求帧所包含的MAC地址在MAC-BSSID对应表中，则回复探测响应帧，配置满足前文所述要求的“唯一BSSID”，结束；

S04：若该探测请求帧所包含的MAC地址不在MAC-BSSID对应表中，则在该MAC-BSSID对应表中将该帧所包含的MAC地址添加为“扫描MAC”，为其配置“唯一BSSID”并回复探测响应帧，使其在对应表中的状态为“未接入”，结束；

S05：若该帧不是认证帧(Authentication)，跳转步骤S07；

S06：对于身份认证帧进入传统认证流程，结束；

S07：若该帧不是关联请求帧(Association Request)，则跳转传统处理流程；

S08：若该关联请求帧所包含的BSSID在对应表中，在MAC-BSSID对应表中添加该帧所包含的MAC地址以作为“接入MAC”，使其在对应表中的状态为“已接入”状态，并回复关联响应帧(Association Response)，该终端接入流程结束。

在上述实施例中采用了为不同的终端设置不同BSSID的方法，使得能够通过预先分配的BSSID将扫描网络的MAC地址和终端实际接入网络的MAC地址关联起来。在上述技术方案中，BSSID起到了用于终端与特定AP进行通信的地址的作用。因此可以理解，还能够采用其他具有用于AP的地址的作用的标签来替代实施例中的BSSID。

通过对本发明的描述可知，本发明提供了一种能够对隐藏其真实MAC地址的终端进行跟踪识别的方法，将这样的终端在扫描时所采用的随机MAC地址与其真实的MAC地址关联起来，从而支持基于终端位置的智慧应用。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管上文参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种对扫描时隐藏MAC地址的终端进行跟踪识别的方法，包括：

1)针对终端的扫描MAC地址生成标签，所述标签用于标识所述终端与一个AP的唯一对应；

2)接收来自所述终端的所述标签和接入MAC地址；

3)根据所述标签，确定所述隐藏MAC地址的终端。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤1)包括：

1-1)针对不同的扫描MAC地址，为同一AP设置不相同的AP地址以用于所述标签。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤2)包括：

2-1)根据来自终端的请求，确定所述标签和所述接入MAC地址。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤3)包括：

3-1)根据所确定的标签，确定与所述标签相对应的扫描MAC地址；

3-2)将所确定的扫描MAC地址与所述接入MAC地址关联起来。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，所述标签为AP的BSSID。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤1)还包括：

1-2)向各个扫描MAC地址单播信标帧，所述信标帧包含针对所述扫描MAC地址而为AP设置的BSSID。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤1)还包括：

1-3)将为AP设置的BSSID与所述扫描MAC地址关联地存储成记录。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，步骤3-1)包括：3-1-1)如果所述记录中存在与所确定的标签相同的BSSID，则根据所述记录确定与所述BSSID关联的扫描MAC地址。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，步骤2-1)包括：

2-1-1)根据来自终端的关联请求帧，确定所述终端的标签和接入MAC地址。

10.一种对扫描时隐藏MAC地址的终端进行跟踪识别的设备，包括：

用于针对终端的扫描MAC地址生成标签的装置，所述标签用于标识所述终端与一个AP的唯一对应；

用于接收来自所述终端的所述标签和接入MAC地址的装置；

用于根据所述标签，确定所述隐藏MAC地址的终端的装置。