kaz44Вестник Университета Шакарима. Серия технические наукиBulletin of Shakarim University. Technical Sciences2788-79953006-0524«Шәкәрім университеті» КеАҚ10.53360/2788-7995-2025-1(17)-4kaz44-1766Research ArticleАВТОМАТИЗАЦИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ (ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ)AUTOMATION AND INFORMATION TECHNOLOGY (ORIGINAL ARTICLE)АНАЛИЗ УЯЗВИМОСТЕЙ БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЕЙ WI-FI И LTE ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЗАЩИЩЁННОГО СМАРТФОНАVULNERABILITY ANALYSIS OF WI-FI AND LTE NETWORKS FOR SECURE SMARTPHONE DESIGNhttps://orcid.org/0000-0001-6006-4813ШайхановаА. К.ShaikhanovaA. K.

Айгуль Кайрулаевна Шайханова – PhD, профессор кафедры информационной безопасности; координатор научных проектов

Астана, ул. К.Сатпаева, 2  

Астана, проспект Кабанбай Батыра 51/1 

Aigul Kairulaevna Shaikhanova – PhD, Professor of the Department of Information Security; Coordinator of scientific projects 

Astana, K.Satpayev str., 2  

Astana, 51/1 Kabanbai Batyr Avenue  

aigul.shaikhanova@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0003-9088-3221БуденовР. А.BudenovR. A.

Руслан Аримбаевич Буденов – магистр технических наук, Инженер-электронщик

Астана, проспект Кабанбай Батыра 51/1 

Ruslan Arimbaevich Budenov – Master of Technical Sciences, Electronics Engineer

Astana, 51/1 Kabanbai Batyr Avenue  

akarkin@mail.ruhttps://orcid.org/0009-0005-2684-1718СатиевО. Ш.SatievO. Sh.

Олжас Шагзадович Сатиев – старший эксперт по информационной безопасности

Астана, проспект Кабанбай Батыра 51/1 

Olzhas Shagzadovich Satiev – Senior Information security Expert 

Astana, 51/1 Kabanbai Batyr Avenue  

os@wtotem.comhttps://orcid.org/0009-0003-3774-8389ТлеповД. А.TlepovD. A.

Данир Амангельдинович Тлепов – магистр технических наук, Научный сотрудник 

Астана, проспект Кабанбай Батыра 51/1 

Danir Amangeldinovich Tlepov – Master of Technical Sciences, Researcher

Astana, 51/1 Kabanbai Batyr Avenue  

tdanir@cert.kzhttps://orcid.org/0000-0002-5019-2413ТоккулиеваА. К.TokkuliyevaA. K.

Айжан Конурбаевна Токкулиева – магистр технических наук, докторант 1 курса специальности «Системы информационной безопасности»; младший научный сотрудник

Астана, ул. К.Сатпаева, 2  

Астана, проспект Кабанбай Батыра 51/1 

Aizhan Konurbaevna Tokkuliyeva – Master of Technical Sciences, 1st year doctoral student, specialty «Information Security Systems»; Junior Researcher 

Astana, K.Satpayev str., 2  

Astana, 51/1 Kabanbai Batyr Avenue  

aizhantokkuliyeva1983@gmail.comЕвразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева; ТОО «WebTotem»КазахстанL.N. Gumilyov Eurasian National University; WebTotem LLPKazakhstanТОО «WebTotem»КазахстанWebTotem LLPKazakhstan20252903202501(17)3140Copyright © Шайханова А.К., Буденов Р.А., Сатиев О.Ш., Тлепов Д.А., Токкулиева А.К., 20252025Шайханова А.К., Буденов Р.А., Сатиев О.Ш., Тлепов Д.А., Токкулиева А.К.Shaikhanova A.K., Budenov R.A., Satiev O.S., Tlepov D.A., Tokkuliyeva A.K.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tech.vestnik.shakarim.kz/jour/article/view/1766

В данной работе представлены результаты практического анализа уязвимостей беспроводных сетей Wi-Fi (WEP, WPA, WPA2, WPA3) и LTE в контексте проектирования защищённого смартфона. Исследование проведено с использованием комплекса инструментов, включая Aircrack-ng, Wireshark, YateBTS и программно-определяемого радио BladeRF 2.0, что позволило детально изучить механизмы атак и устойчивость современных протоколов к различным типам угроз.

Экспериментальная часть включала разработку стендов и автоматизированных скриптов для тестирования на проникновение. Анализ показал, что протокол WEP обладает критическими уязвимостями и может быть взломан всего за 4 секунды. WPA2 оказался подвержен атакам, связанным с перехватом пакетов аутентификации, что делает возможным реализацию атак типа «человек посередине» (MITM). Несмотря на усовершенствования, WPA3 также демонстрирует уязвимость к атакам через побочные каналы, например, атакам Dragonblood. В свою очередь, LTE подвергается рискам перехвата международного идентификатора мобильного абонента (IMSI Catching) и атакам понижения ранга сети до 3G/2G, что позволяет злоумышленникам проводить атаки на отказ в обслуживании и перехватывать трафик.

Полученные результаты подчёркивают необходимость отказа от устаревших стандартов, улучшения механизмов аутентификации WPA3 и усовершенствования сигнальных протоколов LTE. Настоящая работа вносит вклад в повышение безопасности беспроводных коммуникаций и проектирование защищённых мобильных устройств.

This paper presents the results of practical vulnerability analysis of Wi-Fi (WEP, WPA, WPA2, WPA3) and LTE wireless networks in the context of designing a secure smartphone. The study was conducted using a set of tools, including Aircrack-ng, Wireshark, YateBTS and software-defined radio BladeRF 2.0, which allowed to study in detail the attack mechanisms and resistance of modern protocols to various types of threats.

The experimental part included the development of stands and automated scripts for penetration testing. The analysis showed that the WEP protocol has critical vulnerabilities and can be compromised in just 4 seconds. WPA2 was susceptible to attacks related to authentication packet interception, making man-in-themiddle (MITM) attacks possible. Despite the improvements, WPA3 also shows vulnerability to side-channel attacks such as Dragonblood attacks. LTE, on the other hand, is vulnerable to International Mobile Subscriber Identity (IMSI Catching) and 3G/2G downgrade attacks, allowing attackers to conduct denial of service attacks and intercept traffic.

The results underscore the need to abandon outdated standards, improve WPA3 authentication mechanisms and enhance LTE signalling protocols. This paper contributes to improving the security of wireless communications and the design of secure mobile devices.

Wi-FiLTEсетевая безопасностьанализ безопасностиWEPWPAWPA2WPA3тестирование на проникновениепрограммно-определяемое радиоWi-FiLTENetwork Securitysecurity analysisWEPWPAWPA2WPA3Penetration Testingsoftware defined radio (SDR)Бұл зерттеу Қазақстан Республикасының Ғылым және жоғары білім министрлігі Ғылым комитеті тарапынан қаржыландырылды (№ BR249014/02240 гранты).ReferencesCheck Point Software, Cyber Security Report 2023, Check Point Cyber Hub, 2023. [Online]. Доступно: https://www.checkpoint.com/cyber-hub/cyber-security-report/. [Қол жеткізілген күні: 2025 жылғы 24 қаңтар].Check Point Software, Cyber Security Report 2023, Check Point Cyber Hub, 2023. [Online]. Доступно: https://www.checkpoint.com/cyber-hub/cyber-security-report/. [Қол жеткізілген күні: 2025 жылғы 24 қаңтар].Nohl K. Attacking phone privacy in Black Hat USA / K. Nohl – 2010. – Р. 1-6.Nohl K. Attacking phone privacy in Black Hat USA / K. Nohl – 2010. – Р. 1-6.Lounis K. Cut it: Deauthentication attacks on protected management frames in WPA2 and WPA3, in Foundations and Practice of Security (FPS 2021) / K. Lounis, S.H.H. Ding, M. Zulkernine // Cham: Springer. – 2022. – Р. 241-256.Lounis K. Cut it: Deauthentication attacks on protected management frames in WPA2 and WPA3, in Foundations and Practice of Security (FPS 2021) / K. Lounis, S.H.H. Ding, M. Zulkernine // Cham: Springer. – 2022. – Р. 241-256.Halbouni A. Wireless security protocols WPA3: A systematic literature review / A. Halbouni, L.-Y. Ong, M.-C. Leow // IEEE Access. – 2023. – vol. 11. – Р. 112438-112450.Halbouni A. Wireless security protocols WPA3: A systematic literature review / A. Halbouni, L.-Y. Ong, M.-C. Leow // IEEE Access. – 2023. – vol. 11. – Р. 112438-112450.Practical attacks against privacy and availability in 4G/LTE mobile communication systems / A. Shaik et al // in Proc. 23rd Annu. Netw. Distrib. Syst. Security Symp. (NDSS). – 2016. – Р. 1-16.Practical attacks against privacy and availability in 4G/LTE mobile communication systems / A. Shaik et al // in Proc. 23rd Annu. Netw. Distrib. Syst. Security Symp. (NDSS). – 2016. – Р. 1-16.On key reinstallation attacks over 4G LTE control-plane: Feasibility and negative impact / M.T. Raza et al // Anwar in Proc. 37th Annu. Comput. Security Appl. Conf. – 2021. – Р. 877-886.On key reinstallation attacks over 4G LTE control-plane: Feasibility and negative impact / M.T. Raza et al // Anwar in Proc. 37th Annu. Comput. Security Appl. Conf. – 2021. – Р. 877-886.Schmitt P. Pretty good phone privacy / P. Schmitt, B. Raghavan // in Proc. 30th USENIX Security Symp. – 2021. – Р. 1737-1754.Schmitt P. Pretty good phone privacy / P. Schmitt, B. Raghavan // in Proc. 30th USENIX Security Symp. – 2021. – Р. 1737-1754.Privacy attacks to the 4G and 5G cellular paging protocols using side channel information / S.R. Hussain et al // in Proc. Netw. Distrib. Syst. Security Symp. (NDSS). – 2019. – Р. 1-15.Privacy attacks to the 4G and 5G cellular paging protocols using side channel information / S.R. Hussain et al // in Proc. Netw. Distrib. Syst. Security Symp. (NDSS). – 2019. – Р. 1-15.Baray E. WLAN security protocols and WPA3 security approach measurement through aircrackng technique / E. Baray, N.K. Ojha // in Proc. 5th Int. Conf. Comput. Methodologies Commun. (ICCMC). – 2021. – Р. 23-30.Baray E. WLAN security protocols and WPA3 security approach measurement through aircrackng technique / E. Baray, N.K. Ojha // in Proc. 5th Int. Conf. Comput. Methodologies Commun. (ICCMC). – 2021. – Р. 23-30.Vanhoef M. Dragonblood: Analyzing the Dragonfly Handshake of WPA3 and EAP-pwd / M. Vanhoef, E. Ronen // 2020 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP). – IEEE, 2020. – P. 517533.Vanhoef M. Dragonblood: Analyzing the Dragonfly Handshake of WPA3 and EAP-pwd / M. Vanhoef, E. Ronen // 2020 IEEE Symposium on Security and Privacy (SP). – IEEE, 2020. – P. 517533.Vanhoef M. Key reinstallation attacks: Forcing nonce reuse in WPA2 / M. Vanhoef, F. Piessens // Proceedings of the 2017 ACM SIGSAC conference on computer and communications security. – 2017. – P. 1313-1328.Vanhoef M. Key reinstallation attacks: Forcing nonce reuse in WPA2 / M. Vanhoef, F. Piessens // Proceedings of the 2017 ACM SIGSAC conference on computer and communications security. – 2017. – P. 1313-1328.Lin H. LTE Redirection Attack-Forcing Targeted LTE Cellphone into Unsafe Network / H. Lin // Unicorn Team-Radio and Hardware Security Research. – 2016.Lin H. LTE Redirection Attack-Forcing Targeted LTE Cellphone into Unsafe Network / H. Lin // Unicorn Team-Radio and Hardware Security Research. – 2016.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.