Анализ безопасности связи ZigBee в умной среде с помощью SDR
Просмотры: 117 / Загрузок PDF: 181
DOI:
https://doi.org/10.32523/bulmathenu.2025/3.1Ключевые слова:
ZigBee, SDR, HackRF, GNU Radio, глушение, радиопомехи, информационная безопасность, IoTАннотация
Развитие умных городов сопровождается широким внедрением беспроводных сетей, построенных на протоколе ZigBee, благодаря его энергоэффективности и совместимости с архитектурой интернета вещей. Однако активное использование данного протокола в открытой радиосреде приводит к возрастанию рисков, связанных с несанкционированным радиоэлектронным воздействием. Цель настоящего исследования заключается в экспериментальной оценке уязвимости ZigBee-сетей к направленному глушению сигнала с использованием программно-определяемого радио. В работе представлены этапы подготовки тестовой среды с реальными устройствами, определение активного канала передачи данных и генерация тональной помехи с помощью SDR-платформы HackRF One и среды GNU Radio. Проведённый эксперимент показал, что при воздействии на определённую частоту теряется до 95% пакетов, что делает сеть непригодной для функционирования. Полученные результаты подтверждают критическую уязвимость ZigBee-протокола на физическом уровне и подчёркивают необходимость разработки дополнительных механизмов защиты для беспроводных IoT-сетей, особенно в условиях городской инфраструктуры. Предложенная методика может быть использована для тестирования защищённости устройств в прикладных сценариях и при создании систем мониторинга устойчивости к внешним атакам.
Библиографические ссылки
Arora A., Jain A., Yadav D., Hassija V., Chamola V., Sikdar B. Next Generation of Multi-Agent Driven Smart City Applications and Research Paradigms// IEEE Open Journal of the Communications Society - 2023 - No.4 - P.2104–2121. DOI: https://doi.org/10.1109/ojcoms.2023.3310528. DOI: https://doi.org/10.1109/OJCOMS.2023.3310528
Houssein E. H., Othman M. A., Mohamed W. M., Younan M. Internet of Things in smart cities: Comprehensive review, open issues, and challenges// IEEE Internet of Things Journal - 2024 - No.11(21) - P.34941–34952. DOI: https://doi.org/10.1109/JIOT.2024.3449753. DOI: https://doi.org/10.1109/JIOT.2024.3449753
Yang A., Zhang C., Chen Y., Zhuansun Y., Liu H. Security and privacy of smart home systems based on the Internet of Things and stereo matching algorithms// IEEE Internet of Things Journal - 2020 - No.7(4) - P.2521–2530. DOI: https://doi.org/10.1109/JIOT.2019.2946214. DOI: https://doi.org/10.1109/JIOT.2019.2946214
Yang J., Sun L. A comprehensive survey of security issues of smart home system: “Spear” and “Shields,” theory and practice// IEEE Access - 2022 - No.10 - P.124167–124192. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3224806. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3224806
Sivapriyan R., Sushmitha S. V., Pooja K., Sakshi N. Analysis of security challenges and issues in IoT enabled smart homes// In 2021 IEEE International Conference on Computation System and Information Technology for Sustainable Solutions (CSITSS), IEEE - 2021 - pp. 1–6. DOI: https://doi.org/10.1109/CSITSS54238.2021.9683324. DOI: https://doi.org/10.1109/CSITSS54238.2021.9683324
Eltholth A. A. Improved spectrum coexistence in 2.4 GHz ISM band using optimized chaotic frequency hopping for Wi-Fi and Bluetooth signals// Sensors - 2023 - No.23(11) - P.5183. DOI: https://doi.org/10.3390/s23115183. DOI: https://doi.org/10.3390/s23115183
Joosens D. et al. Software-defined radio-based Internet of Things communication systems: an application for the DASH7 Alliance Protocol// Applied Sciences – 2025 – Vol.15. – №. 1. – P.1-34. DOI: https://doi.org/10.3390/app15010333
Wang X., Hao S. Don’t Kick Over the Beehive// Proceedings of the 2022 ACM SIGSAC Conference on Computer and Communications Security - 2022 - P.2857–2870. DOI: https://doi.org/10.1145/3548606.3560703. DOI: https://doi.org/10.1145/3548606.3560703
Cayre R., Galtier F., Auriol G., Nicomette V., Kaâniche M., Marconato G. WazaBee: Attacking ZigBee networks by diverting Bluetooth Low Energy chips// In 2021 51st Annual IEEE/IFIP International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN), IEEE - 2021 - pp. 376–387. DOI: https://doi.org/10.1109/DSN48987.2021.00049. DOI: https://doi.org/10.1109/DSN48987.2021.00049
Pan T. ZigBee Wireless Network Attack and Detection// Advances in Artificial Intelligence and Security - 2021 - P.391–403. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-78621-2_32. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-78621-2_32
Allakany A., Elsisi M., Soliman M., Wang H. Enhancing security in ZigBee wireless sensor networks: A new approach and mutual authentication scheme for D2D communication// Sensors - 2023 - No.23(12) - P.5703. DOI: https://doi.org/10.3390/s23125703. DOI: https://doi.org/10.3390/s23125703
Sokolov V., Skladannyi P., Korshun N. ZigBee Network Resistance to Jamming Attacks// 2023 IEEE International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo) - 2023 - P.161–165. https://doi.org/10.1109/ukrmico61577.2023.10380360. DOI: https://doi.org/10.1109/UkrMiCo61577.2023.10380360
Akestoridis D.G., Tague P. HiveGuard: A network security monitoring architecture for Zigbee networks// In 2021 IEEE Conference on Communications and Network Security (CNS), IEEE - 2021 - pp. 209-217. DOI: https://doi.org/10.1109/CNS53000.2021.9705043
Calderon L., Salvador G.T. Detection and Analysis of Flipper Zero Deauthentication Signals Using HackRF One Software-Defined Radio// 2024 International Conference on Innovation and Intelligence for Informatics, Computing, and Technologies (3ICT), IEEE – 2024. – P. 798-804. DOI: https://doi.org/10.1109/3ict64318.2024.10824254
Dini M.T., Sokolov V. Penetration tests for Bluetooth Low Energy and ZigBee using the software-defined radio// arXiv preprint arXiv:1902.08595 - 2019. DOI: https://arxiv.org/abs/1902.08595.
Sugadev M., Kaushik M., Vijaykumar V., Ravi T. Implementation of NOAA Weather Satellite Receiver using HackRF-One SDR// In 2022 International Conference on Computer Communication and Informatics (ICCCI), IEEE - 2022 - pp. 1-4. DOI: https://doi.org/10.1109/ICCCI54379.2022.9741043
Pirayesh H., Zeng H. Jamming attacks and anti-jamming strategies in wireless networks: A comprehensive survey// IEEE communications surveys and tutorials - 2022 - No.24(2) - P.767-809. DOI: https://doi.org/10.1109/COMST.2022.3159185
Alrefaei F., Alzahrani A., Song H., Alrefaei S. A survey on the jamming and spoofing attacks on the unmanned aerial vehicle networks// In 2022 IEEE International IOT, Electronics and Mechatronics Conference (IEMTRONICS), IEEE - 2022 - pp. 1-7. DOI: https://doi.org/10.1109/IEMTRONICS55184.2022.9795809
Sarker I. H., Khan A. I., Abushark Y. B., Alsolami F. Internet of things (iot) security intelligence: a comprehensive overview, machine learning solutions and research directions// Mobile Networks and Applications - 2023 - No.28(1) - P.296-312. DOI: https://doi.org/10.1007/s11036-022-01937-3
Mozaffariahrar E., Theoleyre F., Menth M. A survey of Wi-Fi 6: Technologies, advances, and challenges// Future Internet - 2022 - No.14(10) - P.293. DOI: https://doi.org/10.3390/fi14100293
Gupta M., Singh S. A survey on the zigbee protocol, it’s security in internet of things (iot) and comparison of zigbee with bluetooth and wi-fi// In Applications of artificial intelligence in engineering: proceedings of first global conference on artificial intelligence and applications (GCAIA 2020) - Singapore: Springer Singapore - 2021 - pp. 473-482. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-33-4604-8_38
Yang X., Shu L., Liu Y., Hancke G., Ferrag M., Huang K. Physical security and safety of IoT equipment: A survey of recent advances and opportunities// IEEE Transactions on Industrial Informatics - 2022 - No.18(7) - P.4319-4330. DOI: https://doi.org/10.1109/TII.2022.3141408
Jahangeer A., Bazai S., Aslam S., Marjan S., Anas M., Hashemi S. A review on the security of IoT networks: From network layer’s perspective// IEEE Access - 2023 - Vol.11 - P.71073-71087. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3246180
Mishra N., Pandya S. Internet of things applications, security challenges, attacks, intrusion detection, and future visions: A systematic review// IEEE Access - 2021 - No.9 - P.59353-59377. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3073408
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
