חומרת הפרויקט: איך בנינו חדר עם קווסט של האקרים

לפני שבועיים בילינו מסע מקוון אחר האקרים: הם בנו חדר, אותו מילאו במכשירים חכמים והשיקו ממנו שידור ביוטיוב. שחקנים יכלו לשלוט במכשירי IoT מאתר המשחק; המטרה הייתה למצוא נשק חבוי בחדר (מצביע לייזר חזק), לפרוץ אותו ולגרום לקצר חשמלי בחדר.

כדי להוסיף לפעולה, הצבנו בחדר מגרסה, אליה העמסנו 200 רובל: המגרסה אכלה שטר אחד לשעה. לאחר הניצחון במשחק, תוכל לעצור את המגרסה ולקחת את כל הכסף שנותר.

כבר סיפרנו הדרכהו - כיצד נוצר הקצה האחורי פּרוֹיֶקט. הגיע הזמן לדבר על החומרה ואיך היא הורכבה.

היו הרבה בקשות להראות את רגע הניקיון של חדר - אנחנו מראים איך מפרקים אותו

ארכיטקטורת חומרה: בקרת חדר

התחלנו לתכנן פתרון חומרה כשהתרחיש כבר הובן בערך, הקצה האחורי היה מוכן והיה לנו חדר ריק מוכן להתקנת הציוד.

כשזוכרים את הבדיחה הישנה "ה-S ב-IoT מייצג אבטחה" ("האות ס' בקיצור IoT מייצגת אבטחה"), החלטנו שהפעם השחקנים בתרחיש המשחק מקיימים אינטראקציה רק ​​עם הקצה הקדמי והחלק האחורי של האתר, אבל לא מקבלים את ההזדמנות להגיע ישירות לברזל.

זה נעשה מטעמי בטיחות ומבט של מה שקורה על המסך: עם גישה ישירה לחומרה על ידי שחקנים, יהיה הרבה יותר קשה לבודד פעולות בטוחות ועלולות להיות מסוכנות, למשל, גלילה מהירה של מגרסה או שליטה פִּירוֹטֶכנִיקָה.

לפני התחלת העיצוב, גיבשנו מספר עקרונות לשליטה במכשירי משחק, שהפכו לבסיס העיצוב:

אל תשתמש בפתרונות אלחוטיים

כל חלל המשחק נמצא בפריים אחד, שניתן להגיע לכל פינה שלו. לא היה צורך אמיתי בחיבורים אלחוטיים והם פשוט יהפכו לעוד נקודת כשל.

אל תשתמש במכשירי בית חכם מיוחדים

בעיקר למען גמישות ההתאמה האישית. ברור שאנחנו יכולים להתאים גרסאות רבות של מערכות בית חכם עם ניהול ובקרות מוכנות למשימה שלנו, אבל עלויות העבודה יהיו דומות ליצירת פתרון פשוט משלך.

בנוסף, היה צורך להמציא מכשירים שיראו בבירור שהשחקנים הם ששינו את מצבו: הם הדליקו/כיבו אותו או שמו נורה ספציפית על האותיות FALCON.

אספנו את כל האלמנטים מחומרה זמינה לציבור שניתן לקנות בחנויות חלקי רדיו רגילות: בין משלוח פיצה לדיאטה קולה, שליחים צ'יפ אנד דיפ ולירוי הגיעו כל הזמן לאתר.

עם זאת, הבחירה להרכיב הכל בעצמנו פשטה את ניפוי הבאגים, ומדרגיות, דרשה זהירות רבה יותר במהלך ההתקנה.

כל הממסרים והארודין לא צריכים להיות גלויים במסגרת

החלטנו להכניס את כל האלמנטים הניתנים לשליטה למקום אחד ולהחביאם מאחורי הקלעים על מנת שנוכל לעקוב אחר ביצועיהם ובמידת הצורך לזחול בזהירות מחוץ לטווח ראיית המצלמה ולהחליף את היחידה הכושלת.

בסופו של דבר הכל הוסתר מתחת לשולחן, והמצלמה הותקנה כך ששום דבר לא נראה מתחת לשולחן. זו הייתה ה"נקודה העיוורת" שלנו עבור המהנדס להתגנב

כתוצאה מכך, למעשה קיבלנו מכשיר חכם אחד: הוא קיבל את המצב של כל אחד מהחלקים שלו מה-backend ושינה אותו בפקודה המתאימה.

מנקודת מבט של יישום חומרה, המכשיר הזה שלט ב-6 אלמנטים:

1. מספר מנורות שולחן, יש להן מצב הדלקה/כיבוי והן נשלטות על ידי שחקנים
2. אותיות על הקיר, הם יכולים לשנות את צבעם לפי פקודת השחקנים
3. מאווררים שמסתובבים ופותחים את הפליפ-צ'ר כשהשרת נמצא תחת עומס
4. נשלט בלייזר באמצעות PWM
5. מגרסה שאכלה כסף לפי לוח הזמנים
6. מכונת עשן שנכבה לפני כל יריית לייזר

בדיקת מכונת עשן בלייזר

מאוחר יותר נוספה אור במה, שעמד מאחורי המסגרת ונשלט בדיוק כמו המנורות מנקודה 1. אור הבמה עבד בשני מקרים: הוא האיר את הלייזר כאשר הופעל עליו כוח, והוא האיר את המשקל לפני לייזר שוגר במצב קרב.

מה היה המכשיר החכם הזה?

לאורך כל הדרך, יורה, איש החומרה שלנו, ניסה לא לסבך דברים ולהמציא את הפתרון הפשוט והמינימליסטי האפשרי.

ההנחה הייתה שה-VPS פשוט יריץ סקריפט שמקבל json עם מצב המכשירים ושולח אותו לארדואינו המחובר דרך USB.

מחובר ליציאות:

• 16 ממסרים רגילים (הם היו אלה שהשמיעו את רעש הלחיצה שנשמע בסרטון. בחרנו בהם בעיקר בגלל הסאונד הזה)
• 4 ממסרי מצב מוצק לשליטה על ערוצי PWM, כגון מאווררים,
• פלט PWM נפרד ללייזר
• פלט שיוצר אות לרצועת ה-LED

הנה דוגמה לפקודה json שהגיעה לממסר מהשרת

{"power":false,"speed":0,"period":null,"deviceIdentifier":"FAN"}

וזו דוגמה לפונקציה שאיתה הגיעה הפקודה לארודינו

def callback(ch, method, properties, body):    
request = json.loads(body.decode("utf-8"))    
print(request, end="n")     
send_to_serial(body)

כדי לעקוב אחר הרגע שבו הלייזר סוף סוף נשרף דרך החבל והמשקולת עפה על האקווריום, הכנו כפתור קטן שהופעל כשהמשקל נפל ונתן אות למערכת.

כפתור לניטור תנועת המשקל

באות זה, פצצות עשן עשויות מכדורי פינג-פונג היו אמורות להידלק. הכנסנו 4 אבוקות עשן ישירות למארז השרת וחיברנו אותם עם חוט ניכרום, שהיה אמור להתחמם ולעבוד כמו מצת.

דיור עם פצצות עשן וזר סיני

ארדואינו

על פי התוכנית המקורית, התרחשו שתי פעולות בארדואינו.

ראשית, כאשר התקבלה בקשה חדשה, הבקשה נותחה באמצעות ספריית ArduinoJson. לאחר מכן, כל מכשיר מנוהל הותאם לשני המאפיינים שלו:

• מצב הפעלה "מופעל" או "כבוי" (מצב סטנדרטי)
• התקופה שבה המכשיר מופעל - הזמן במיקרו-שניות מתחילת הלוח, כאשר הגיע הזמן לכבות אותו, כלומר להביא את המצב לתקן

בפעם הקודמת הוא הוגדר בעת קבלת הפרמטר המתאים ב-JSON, אך לא ניתן היה לשדר אותו, אז הערך הוגדר ל-0 ולא התרחש איפוס.

הפעולה השנייה שהארדואינו ביצע בכל מחזור הייתה עדכון מצבים, כלומר בדיקה האם יש צורך להפעיל משהו או שהגיע הזמן לכבות מכשיר כלשהו.

מצביע לייזר - אותו מגהטרון 3000

זהו מודול חיתוך וסימון לייזר במיקוד ידני LSMVR450-3000MF 3000mW 450nm רגיל.

אותיות פלקון

הם נעשו בפשטות רבה - פשוט העתקנו את האותיות מהלוגו, חתכנו אותן מקרטון ואז כיסינו אותן בנייר לד. במקרה זה, הייתי צריך להלחים את חתיכות הסרט יחד, 4 מגעים על כל תפר, אבל התוצאה הייתה שווה את זה. המגן האחורי שלנו פאשה הראה ניסים של מיומנות, עשה זאת תוך פחות מכמה שעות.

בדיקות ראשונות של מכשיר iot וגימור

עשינו את הבדיקות הראשונות ובמקביל הגיעו אלינו משימות חדשות. העובדה היא שבאמצע התהליך הצטרף לצוות מפיק קולנוע וצלם אמיתי מ-VGIK, איליה סרוב - הוא בנה את הפריים, הוסיף תאורת קולנוע נוספת ושינה מעט את תסריט המשחק כדי להפוך את העלילה לרגשית יותר, ו התמונה יותר דרמטית ותיאטרלית.

זה הגדיל משמעותית את האיכות, אבל הופיעו אלמנטים שגם הם צריכים להיות מחוברים לממסר ואלגוריתם הפעולה שנקבע.

בעיה נוספת הייתה הלייזר: עשינו מספר ניסויים עם סוגים שונים של חבלים ולייזרים בעלי כוחות שונים. לצורך הבדיקה, פשוט תלינו משקולת אנכית על חבל.

בריצה עם אסימון בדיקה, ההספק המוסדר דרך ה-PWM היה פחות מ-10% ולא פגע בחבל גם בחשיפה ארוכה.

עבור מצב לחימה, הלייזר נוטרל לנקודה בערך בקוטר 10 מ"מ והוא נשרף בביטחון דרך חבל עם עומס ממרחק של כמטר.

אז הלייזר עבד בצורה מושלמת בבדיקות

כשהתחלנו לבדוק הכל בחדר על משקל תלוי, התברר שזה לא כל כך קל להרכיב את הלייזר בצורה מאובטחת. ואז, כשהחבל נשרף, הוא נמס, נמתח ויוצא מהמוקד המקורי שלו.

אבל זה כבר לא עבד ככה: החבל זז

איליה העביר את הלייזר לקצה החדר שממול לחבל כדי שקרן הלייזר תעבור על כל הבמה ותראה יפה בפריים, מה שהכפיל את המרחק.

לאחר ביצוע מספר ניסויים נוספים בשריפת החבל כבר בקרב, החלטנו לא לענות את הגורל ולאבטח את חיתוך החבל באמצעות חוט ניכרום. הוא הרס את החוט 120 שניות לאחר הפעלת הלייזר במצב קרב. החלטנו להקשיח את זה, כמו גם את ניתוק החוט והצתה של פצצות עשן כאשר מגע ההפרדה מופעל, ישירות לתוך החומרה של המיקרו-בקר.

החוט שנשרף בסופו של דבר דרך החבל מחוץ למסך

לפיכך, הופיעה משימה שלישית שהארדואינו פתר - לחשב את הרצפים הקשורים לביצוע הפקודות הללו.

החלטנו גם לתת לארדואינו את הצורך לספור כסף בטלוויזיה ולהפעיל את המגרסה. בתחילה, ההנחה הייתה שה-backend יעשה זאת והיתרה הנוכחית תהיה גלויה באתר, ובטלוויזיה אנו מציגים תגובות מיוטיוב כאלמנט אינטראקטיבי נוסף, ואומרים לצופים שהאירועים בחדר מתרחשים במציאות זְמַן.

אבל במהלך ריצת המבחן, איליה הסתכל על הסצנה והציע להציג את מאזן המשחק על המסך הגדול ביותר: כמה כסף עדיין נשאר, כמה נאכל והספירה לאחור להתחלה הבאה של המגרסה.

קשרנו את ארדואינו לשעה הנוכחית: כל שעה שלמה הופעל המגרסה. התמונה הוצגה בטלוויזיה באמצעות rasberry, שבאותו רגע כבר קיבלה בקשות מהשרת ושלחה אותן ל-arduino לביצוע. תמונות עם אינדיקטורים כספיים צוירו על ידי קריאה לכלי השירות של הקונסולה fim משהו כזה

image = subprocess.Popen(["fim", "-q", "-r", "1920×1080", fim_str]), где fim_str

והוא נוצר על סמך הכמות או הזמן הנדרשים.

הפקנו את התמונות מראש: פשוט צילמנו סרטון מוכן עם טיימר וייצאנו 200 תמונות.

זו המכניקה שתוכנתה לתוך הצלב. כשהחלה הספירה האחרונה לאחור, הלכנו כולנו לאתר, התחמשנו במטפים והתיישבנו לחכות לשריפה (שהייתה בעיצומה רק בוויכוח)

איך עושים שידור שעובד לשבוע: בחירת מצלמה

לצורך המסע, היינו צריכים שידור רציף ביוטיוב למשך 7 ימים - זה בדיוק מה שהגדרנו כמשך הזמן המקסימלי של המשחק. היו שני דברים שיכולים לעצור אותנו:

1. התחממות יתר של המצלמה עקב פעולה רציפה
2. הפסקת אינטרנט

המצלמה הייתה צריכה לספק לפחות תמונת Full HD כדי להפוך את המשחק והצפייה בחדר לנוח.

בתחילה, הסתכלנו על מצלמות רשת שמיוצרות עבור סטרימרים. קיצרנו את התקציב שלנו, אז לא רצינו לקנות מצלמה, אבל, כפי שהתברר, הם לא משכירים אותם. באותו רגע מצאנו בנס מצלמת Xbox Kinect מונחת בבית שלי, התקנו אותה בחדר שלי והתחלנו בשידור מבחן למשך שבוע.

המצלמה עבדה מצוין ולא התחממה יתר על המידה, אבל איליה הבחין כמעט מיד שחסרות לה הגדרות, במיוחד אי אפשר היה להגדיר את החשיפה.

איליה ביקש לקרב את סוג השידור לסטנדרטים של הפקת סרטים ווידיאו: להעביר סצנת אור משתנה דינמית עם מקורות אור בהירים, רקע כהה ואובייקטים בפריים. יחד עם זאת, רציתי לשמר את העיבוד של התמונה הן בהדגשות והן בהצללות, במינימום רעש דיגיטלי.

לכן, למרות שה-Kinect התגלה כאמין בבדיקות ולא דרש כרטיס לכידת וידאו (עוד נקודת כשל), החלטנו לנטוש אותו. לאחר שלושה ימים של בדיקת מצלמות שונות, בחר איליה בסוני FDR-AX53 - מצלמת וידיאו קטנה ואמינה שלא יקרה להשכרה, אך יחד עם זאת בעלת אמינות ומאפיינים ויזואליים מספקים.

שכרנו מצלמה, הפעלנו אותה למשך שבוע יחד עם כרטיס לכידת וידאו, והבנו שאיתה נוכל לסמוך על שידור רציף לאורך כל הקווסט.

עשיית סרט: העלאת הבמה ותאורה

העבודה על התאורה דרשה חן מסוים; היינו צריכים לבנות ציון תאורה במינימום אמצעים:

1. הארה של חפצים כאשר השחקנים מוצאים אותם (לייזר, משקל), כמו גם אור קבוע על המגרסה. כאן השתמשנו ב-dedolight 150 - מכשירי תאורת סרט אמינים וקומפקטיים עם מנורות הלוגן במתח נמוך, המאפשרות למקד את האלומה לאובייקט מסוים מבלי להשפיע על הרקע ועל עצמים אחרים.

2. אור משחק מעשי - מנורת שולחן, מנורת רצפה, כוכב, זר. כל האור הפרקטי הופץ בצורה הרמונית במסגרת כדי להאיר את אזור התמונה, בפנים היו מנורות LED עם טמפרטורת צבע של 3200K, המנורה במנורת הרצפה כוסתה במסנן נייר כסף אדום של רוסקו כדי ליצור מבטא צבעוני יוצא דופן.

אני מהנדס אצל אמא שלי או שההשקה מחר

איך הזמנו אינטרנט וחשמל

הם ניגשו לנושא של סובלנות תקלות כמעט כמו בדטה סנטר: הם החליטו לא לסטות מהעקרונות הבסיסיים ושמרו על פי תכנית N+1 הרגילה.

אם השידור ביוטיוב ייפסק, זה אומר שאי אפשר יהיה להתחבר מחדש באמצעות אותו קישור ולהמשיך את הזרם. זה היה רגע קריטי, והחדר היה ממוקם במשרד רגיל.

לשם כך השתמשנו בנתב מבוסס OpenWRT ובחבילת mwan3. הוא בדק אוטומטית את זמינות הערוץ כל 5 שניות ובמקרה של הפסקה עבר למודם הגיבוי עם Yota. כתוצאה מכך, המעבר לערוץ הגיבוי התרחש תוך פחות מדקה.

זה גם היה חשוב לא פחות לחסל הפסקות חשמל, כי אפילו נחשול מתח לטווח קצר יגרום לאתחול מחדש של כל המחשבים.

לכן, לקחנו ספק כוח אל-פסק של ippon innova g2 3000, אשר יגבה את כל מכשירי המשחקים: צריכת החשמל הכוללת של המערכת שלנו הייתה בסביבות 300 וואט. זה יימשך 75 דקות, מספיק למטרותינו.

החלטנו להקריב תאורה נוספת למקרה שהחשמל בחדר יכבה - הוא לא היה מחובר לאל פסק.

תודות

• לכל הצוות RUVDS, שהמציא והטמיע את המשחק.
• בנפרד, למנהלי RUVDS, למעקב אחר עבודת השרתים, העומס היה מקובל והכל עבד כרגיל.
• לבוס הכי טוב נצפלין על כך שבתגובה לקריאה "יש לי רעיון: ניקח שרת, נשים עליו אקווריום ונתלה מעליו משקולת, בום, בום, הכל מוצף במים, קצר חשמלי, אש !" הוא תמיד אומר בביטחון "עשה זאת!"
• תודה הוצאת טילדה ובנפרד למיכאיל קרפוב על שלא רק שנפגש באמצע הדרך ואיפשר לנו להפר את תנאי השימוש, אלא אפילו נתן לנו חשבון עסקי לשנה כשדיברנו על הפרויקט.
• איליה סרוב S_ILya על הצטרפות והפיכתו למפיק שותף בפרויקט, מוכן לזחול חצי לילה, הדבקת פס לד, מחפש פתרונות טכניים ועושה הכל כדי שנקבל סרט אמיתי.
• ז'ובנר על היותם מוכנים תמיד להציל את המצב כשאחרים הרימו ידיים, בורשט, תמיכה מוסרית ושיחות עד הבוקר.
• סאמאט על שחיבר אותנו עם הפנטסטר הכי טוב בארץ, שייעץ לנו ועזר לנו במשימות.
• daniemilk להפקת הווידאו המגניבה של כל הסרטונים.
• delphe על יד איתנה ונכונות לעבוד עד האחרון.
• ובכן הנדסת פיצה דודו כמעט תמיד לפיצה חמה.

ותודה הגדולה ביותר מגיעה לשחקנים על כל הרגשות שחווינו בזמן שהסתערתם על המסע במשך יומיים בלי שינה ואפילו דחית את העבודה.

מאמרים נוספים על המסע להשמדת השרת

• התחל את המשחק
• רמז ראשון
• מי עצר את המגרסה או איך היה צורך להשלים את הקווסט עם הרס השרת
• אחורי של משחק האקינג

מקור: www.habr.com