前面写了 3 篇有关如何攻击 Wi-Fi 可用性的 post，于是这里也来简单的介绍一下自己所想的一个非常简单的、用于保护 Wi-Fi 可用性的思路。现实生活中的情况总是复杂的，不过个人认为下面这个思路在理论上来看是成立的（也或许实践中早有公司应用），没有过多的问题，当然这也有它自身的局限性，似乎还没有一个足够完美的方案（如果有的话，业界应该早就推广开了）。

我们已经提到过三种攻击，分别是 Deauthentication Flood，Beacon Flood 和 Authentication Flood，这三种攻击都需要攻击者发送数量非常多的包才行。于是我们也可以反过来利用这一点。

首先我们需要一个预警，比如当收到以上三种类型的包超过每秒 $x$ 个之后，我们就触发针对攻击者的追踪。这个追踪过程也是很常见的三(多)点定位法，我们的目的是找到攻击者的大致位置。不过这个方法对于家庭用户来说不太现实，在公司的环境中还是可以做到的（而且考虑到，相比攻击个人用户，攻击公司的网络似乎会更有价值）。

那么这里在 Wi-Fi 中的三(多)点定位法也需要探知距离。显然，攻击者在发送这些伪造的包的时候，会有多个 AP 收到（这里我们再次简化模型，必然是有办法只让 1 / 2 个 AP收到，但是被攻击的用户大可加入另一个 AP，所以这里的影响相对较小，本文不考虑）。在这些 AP 收到包的时候，我们可以根据 RSSI (Received Signal Strength Indicator)，配合 FSPL (Free-Space Path Loss) 估算出信号源到该 AP 的大概的距离。

FSPL，Free-Space Path Loss，或者翻译为自由空间路径损耗（个人觉得“开放空间”的翻译可能稍微好点？）。官方的定义在 Standard Definitions of Terms for Antennas 里。简单来说，它是描述了无线信号在一个开放空间中（即没有障碍物，因此也不会有该无线信号的反射和衍射）经过一个确定的距离之后，信号强度的衰减的函数。

\begin{equation}
\begin{aligned}
\text{FSPL}&=(\frac{4\pi d}{\lambda})^2\\
&=(\frac{4\pi df}{c})^2
\end{aligned}
\end{equation}

在这个公式中，

• $d$ 是到信号源的距离
• $\lambda$ 是信号的波长，单位是米, $m$
• $f$ 是信号的频率，单位使用赫兹，$Hz$
• $c$ 则是真空中的光速，也就是 $2.99792458 \times 10^8 m/s$

不过在我们抓的包中，信号强度的单位是 $dB$，因此需要变形一下，取原式以 10 为底的对数，然后乘以 10，得到 $dB$ 为单位的度量

\begin{equation}
    \begin{aligned}
       \text{FSPL(dB)}&=10\log_{10}(\frac{4\pi df}{c})^2\\
        &=20\log_{10}\frac{4\pi df}{c}\\
        &=20\log_{10}d+20\log_{10}f+20\log_{10}\frac{4\pi}{c}\\
        &\approx 20\log_{10}d+20\log_{10}f-147.552216778
    \end{aligned}
\end{equation}

显然我们这里是已知接收到的信号的强度 RSSI，它的绝对值则是 $FSPL(dB)$，信号的频率$f$，需要求的是 $d$，那么再次简单变形

\begin{equation}
    \begin{aligned}
       \text{FSPL(dB)}&=20\log_{10}d+20\log_{10}f-147.552216778\\
        20\log_{10}d&=\text{FSPL(dB)}-20\log_{10}f+147.552216778\\
        \log_{10}d&=\frac{\text{FSPL(dB)}-20\log_{10}f+147.552216778}{20}\\
        d&=10^{\frac{\text{FSPL(dB)}-20\log_{10}f+147.552216778}{20}}
    \end{aligned}
\end{equation}

这里的 $f$ 我们可以根据 Wi-Fi 信道来确定，2.4 GHz 下常见的有 13 个信道，5 GHz 下常见的有具体的信道、对应的频率以及上表对应的 $20\log_{10}f$ （保留 9 位小数，四舍五入） 如下，先是 2.4 GHz 下的

对应与一开始，我们展示了 2.4 GHz 下的 1 到 13 信道，从 0 到 100 米的 FSPL 变化图。整体上来说保留小数后两位就可以了，信道 1 和信道 13 在 0 到 100 米的范围内，FSPL 的实际差距并不大。

然后是 5 GHz 部分的，

鉴于单独画 5 GHz 的部分不易看出与 2.4 GHz 下有多少区别，于是这里分别画了 2.4 GHz 下的信道 1 和 13，5 GHz 下的信道 36 和 165 作为对比。

再附上一种比较常见的 RSSI 值与可用性的参考。

• $-30 dB$，是能够达到的最大信号强度，STA 距离 AP 也就十几厘米吧，好是好，但是不切实际。
• $-67 dB$，是那些对网络可用性要求很高的程序的最低信号强度，比如语音电话／视频流。
• $-70 dB$，则是日常的上网、发送邮件的基本要求。
• $-80 dB$，到这之后，包就不一定能从 STA 送到 AP，反之亦然。
• $-90 dB$，基本处于不可用的状态。

对照上面的参考和上图，我们可以真正的了解到，为什么传输速率高的、运行在 5 GHz 下的 802.11ac 比运行在 2.4 GHz 下的 802.11b/g/n 覆盖范围要小很多——这是它（电磁波）本身的特性决定的（当然业界也有很多办法提高 802.11ac 的信号质量，比如波束成形就是其中之一）。

回到这篇 post 的主题上来，我们以 2.4 GHz 下的信道 1 (2412 MHz) 为例子，假如 RSSI 是 $-63 dB$，那么带入计算距离 $d$ 的式子，我们有

\begin{equation}
\begin{aligned}
d&=10^{\frac{\text{FSPL(dB)}-20\log_{10}f+147.552216778}{20}}\\
&\approx 10^{\frac{63-187.647546069+147.552216778}{20}}\\
&=10^{\frac{22.904670709}{20}}\\
&=10^{1.14523353545}\\
&\approx 13.971194395 m\\
&\approx 13.97 m
\end{aligned}
\end{equation}

于是可以估算出信号源距离我们大约是 13.97 米，即以该 AP 为圆心，半径约 13.97 米这个范围的圆内。当然，严格来讲，我们还应该考虑信号源的发射功率、发射端的 cable loss、发射端和接收端的天线增益、接收端的灵敏度、信号穿墙的衰减等等。实际中是非常复杂的，这里做了许多的简化，主要目的也只是提供一个思考的方向。

接下来，因为这个包被多个 AP 接收到了，综合这些 AP 所估算出的信号源范围，我们就可以利用三(多)点定位来确定一个相对准确的攻击者的位置。