プロジェクト ハードウェア: ハッカー クエストで部屋を構築した方法

数週間前、私たちは過ごしました ハッカーのオンラインクエスト: 彼らは部屋を作り、そこにスマート デバイスを詰め込み、そこから YouTube ブロードキャストを開始しました。 プレイヤーはゲーム Web サイトから IoT デバイスを制御できます。 目的は、部屋に隠された武器 (強力なレーザー ポインター) を見つけてハッキングし、部屋にショートを引き起こすことでした。

さらに行動を加えるために、部屋にシュレッダーを置き、そこに 200 ルーブルを積み込みました。シュレッダーは 000 時間に XNUMX 枚の紙幣を消費しました。 ゲームに勝った後、シュレッダーを停止して、残りのお金をすべて受け取ることができます。

すでにお伝えしました ウォークスルーと バックエンドはどのように作られたのか プロジェクト。 ハードウェアとその組み立て方法について話しましょう。

部屋を掃除する瞬間を見せてほしいというリクエストが多かったので、部屋を分解する様子を見せます

ハードウェア アーキテクチャ: ルーム コントロール

私たちがハードウェア ソリューションの設計を開始したのは、シナリオがすでに大まかに理解され、バックエンドの準備が整い、機器を設置する準備ができている空の部屋があったときでした。

「IoT の S はセキュリティの略です」（「IoT の略語の S の文字はセキュリティの略」）という古いジョークを思い出し、今回はゲーム シナリオのプレイヤーがフロントエンドとバックエンドのみと対話することにしました。しかし、アイロンに直接アクセスする機会はありません。

これは、安全性と画面上で起こっていることのスペクタクル性を考慮して行われました。プレイヤーがハードウェアに直接アクセスすると、シュレッダーの高速スクロールやコントロールなど、安全なアクションと潜在的に危険なアクションを区別することがはるかに困難になります。花火。

設計を開始する前に、ゲーム デバイスを制御するためのいくつかの原則を策定し、それが設計の基礎となりました。

ワイヤレスソリューションを使用しないでください

プレイスペース全体が XNUMX つのフレーム内にあり、隅々までアクセスできます。 ワイヤレス接続は実際には必要なく、単に別の障害点になるだけでした。

特別なスマートホームデバイスを使用しないでください

主にカスタマイズの柔軟性を目的としています。 既製の管理者とコントロールを使用して、タスクに合わせてスマート ホーム システムの多くのパッケージ バージョンをカスタマイズできることは明らかですが、人件費は独自の単純なソリューションを作成するのに匹敵します。

さらに、状態を変更したのがプレイヤーであることを明確に示すデバイスを考案する必要がありました。つまり、プレイヤーが状態をオン/オフしたり、FALCON の文字に特定のライトを当てたりしました。

私たちは、通常のラジオ部品店で購入できる一般に入手可能なハードウェアからすべての要素を収集しました。ピザやダイエット コーラの配達の間に、宅配業者のチップ アンド ディップとリロイが常に現場に来ていました。

すべてを自分たちで組み立てるという選択により、デバッグと拡張性が簡素化されましたが、インストール時には細心の注意が必要でした。

すべてのリレーとアルディンがフレーム内に表示されないようにする必要があります

私たちは、すべての制御可能な要素を XNUMX か所にまとめて舞台裏に隠し、そのパフォーマンスを監視し、必要に応じて慎重にカメラの視界から隠れて故障したユニットを交換できるようにすることにしました。

結局、テーブルの下にすべてが隠され、テーブルの下には何も映らないようにカメラが設置されました。 これはエンジニアが忍び寄る「死角」でした

その結果、実際に XNUMX 台のスマート デバイスが得られました。このデバイスは、バックエンドから各部分の状態を受け取り、適切なコマンドでそれを変更しました。

ハードウェア実装の観点から見ると、このデバイスは 6 つの要素を制御します。

1. いくつかのテーブル ランプ。オン/オフ状態があり、プレイヤーによって制御されます。
2. 壁の文字はプレイヤーの命令で色を変えることができます
3. サーバーに負荷がかかっているときにファンが回転してフリップチャートを開く
4. PWM経由でレーザー制御
5. 予定通りお金を食べたシュレッダー
6. レーザーを発射する前に発煙装置が作動する

レーザーによるスモークマシンのテスト

その後、フレームの後ろにステージ ライトが追加され、ポイント 1 のランプとまったく同じように制御されました。ステージ ライトは XNUMX つの場合で機能しました。電力が供給されたときにレーザーを照射し、もう XNUMX つは電源が投入される前にウェイトを照射しました。レーザーは戦闘モードで発射されました。

このスマートデバイスは何でしたか?

私たちのハードウェア担当であるユラは、物事を複雑にしないように努め、可能な限りシンプルで最小限のソリューションを考え出しました。

VPS は、デバイスの状態を含む json を受信し、それを USB 経由で接続された Arduino に送信するスクリプトを単純に実行すると想定されていました。

ポートに接続されています:

• 通常のリレー 16 個（動画内で聞こえたカチカチ音を発するものです。主にこの音を重視して選択しました）
• ファンなどの PWM チャネルを制御するための 4 つのソリッド ステート リレー
• レーザー用の個別の PWM 出力
• LEDストリップへの信号を生成する出力

これはサーバーからリレーに届いた json コマンドの例です。

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

そして、これはコマンドがArudinoに到達した関数の例です

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

レーザーが最終的にロープを焼き尽くし、重りが水槽に飛ぶ瞬間を追跡するために、重りが落下したときに作動する小さなボタンを作成し、システムに信号を送りました。

ウェイトの動きを監視するボタン

この合図で、ピンポン玉で作った発煙弾が点火することになっていた。 私たちは4つの発煙筒をサーバーケースに直接入れ、ニクロム糸で接続しました。これは加熱して点火装置のように機能すると考えられていました。

発煙弾と中国の花輪を備えたハウジング

Arduino

当初の計画によれば、Arduino 上で XNUMX つのアクションが実行されました。

まず、新しいリクエストを受信すると、ArduinoJson ライブラリを使用してリクエストが解析されました。 次に、各管理対象デバイスをその XNUMX つのプロパティと比較しました。

• 電源状態「オン」または「オフ」（標準状態）
• デバイスがオンになっている期間 - ボードの開始時から、デバイスをオフにする、つまり状態を標準にするまでの時間 (マイクロ秒単位)

前回は、対応するパラメータを JSON で受信したときに設定されましたが、送信できなかった場合、値は 0 に設定され、リセットは発生しませんでした。

Arduinoがサイクルごとに実行するXNUMX番目のアクションは状態の更新、つまり何かをオンにする必要があるかどうか、またはデバイスをオフにする時期が来たかどうかを確認することでした。

レーザーポインター - 同じメガトロン 3000

これは、通常の LSMVR450-3000MF 3000mW 450nm マニュアル フォーカス レーザー切断およびマーキング モジュールです。

レターズファルコン

作り方は非常にシンプルで、ロゴの文字をコピーし、ボール紙から切り取って、LEDテープで覆うだけです。 この場合、各継ぎ目に 4 つの接点を設けてテープ片をはんだ付けする必要がありましたが、結果はそれだけの価値がありました。 私たちのバックエンダーであるパシャは奇跡のスキルを発揮し、数時間以内にそれを行いました。

IoTデバイスの最初のテストと仕上げ

私たちは最初のテストを行いましたが、同時に新しいタスクが届きました。 実際のところ、プロセスの途中で、VGIK の本物の映画プロデューサー兼カメラマン、イリヤ・セロフがチームに加わりました。彼はフレームを構築し、映画の照明を追加し、プロットをより感情的にするためにゲームのスクリプトをわずかに変更しました。絵はよりドラマチックで演劇的になります。

これにより品質は大幅に向上しましたが、リレーへの接続や規定の動作アルゴリズムも必要な要素も発生しました。

もう XNUMX つの問題はレーザーでした。私たちはさまざまな種類のロープとさまざまな出力のレーザーを使用していくつかの実験を行いました。 テストでは、ロープに重りを垂直に吊るしただけです。

テスト トークンを使用して実行した場合、PWM によって調整された電力は 10% 未満であり、長時間露光してもロープに損傷を与えることはありませんでした。

戦闘モードでは、レーザーは直径約 10 mm のスポットに焦点がぼけ、約 XNUMX メートルの距離から負荷をかけたロープを自信を持って焼き切りました。

したがって、レーザーはテストで完全に機能しました

部屋の中ですべてを吊り下げたおもりでテストし始めたところ、レーザーをしっかりと固定するのはそれほど簡単ではないことがわかりました。 次に、ロープが燃えると、ロープは溶けて伸び、元の焦点から外れます。

しかし、もうそのようには機能しませんでした。ロープがずれました。

イリヤは、レーザー ビームがステージ全体を通過し、フレーム内で美しく見えるように、ロープの反対側の部屋の端にレーザーを移動しました。これにより、距離が XNUMX 倍になりました。

すでに戦闘中にロープを燃やす実験をさらに数回行った後、私たちは運命を苦しめず、ニクロム線を使用してロープの切断を確保することに決めました。 戦闘モードでレーザーをオンにしてから 120 秒後にスレッドを破壊しました。 私たちは、これと、分離接点がトリガーされたときのワイヤーの切断と発煙弾の点火を、マイクロコントローラーのハードウェアに直接ハードコーディングすることにしました。

やがて画面の外でロープを焼き尽くした糸

したがって、Arduino が解決する XNUMX 番目のタスク、つまりこれらのコマンドの実行に関連するシーケンスを解決することが登場しました。

また、Arduino にテレビでお金を数えたり、シュレッダーを実行したりする機能を持たせることにしました。 当初は、バックエンドがこれを実行し、現在の残高が Web サイトに表示され、テレビには追加のインタラクティブ要素として YouTube からのコメントが表示され、部屋での出来事が実際に起こっていることを視聴者に伝えることになると想定されていました。時間。

しかし、テスト実行中にイリヤは現場を見て、ゲームバランスを最大の画面に表示することを提案しました。つまり、お金がどれだけ残っているか、どれだけ食べたか、そしてシュレッダーの次の起動までのカウントダウンです。

Arduino を現在時刻に結び付けました。丸 XNUMX 時間ごとにシュレッダーが起動されました。 画像はラズベリーを使用してテレビに表示されました。ラズベリーはその時点ですでにサーバーからリクエストを受信し、実行のためにそれらをArduinoに送信していました。 通貨指標を含む画像は、コンソール ユーティリティ fim を次のように呼び出すことによって描画されました。

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

そして、必要な量または時間に基づいて形成されました。

私たちは事前に写真を生成しました。タイマーを使って既製のビデオを撮影し、200 枚の写真をエクスポートしました。

これが十字架にプログラムされた仕組みです。 最後のカウントダウンが始まるまでに、私たちは全員現場に行き、消火器で武装し、座って火災を待ちました（火災は不協和音の中でのみ本格化していました）

XNUMX 週間効果的なブロードキャストを作成する方法: カメラの選択

このクエストでは、YouTube で 7 日間継続的にブロードキャストする必要がありました。これはまさにゲームの最大期間として設定したものです。 私たちを妨げる可能性のあるものが XNUMX つありました。

1. 連続使用によるカメラの過熱
2. インターネットの停止

部屋でのプレイや視聴を快適にするために、カメラは少なくともフル HD 画像を提供する必要がありました。

当初、私たちはストリーマー向けに製造されたウェブカメラに目を向けていました。 予算を削減していたのでカメラを買いたくなかったのですが、結局のところ、レンタルはしていませんでした。 そんな中、奇跡的に家に転がっていたXbox Kinectカメラを発見し、自室に設置してXNUMX週間のテスト放送を開始しました。

カメラは正常に動作し、過熱することはありませんでしたが、イリヤは設定が不足していることにすぐに気づきました。特に露出を設定することが不可能でした。

イリヤは、放送の種類を映画やビデオ制作の標準に近づけようとしました。つまり、明るい光源、暗い背景、フレーム内のオブジェクトによって動的に変化する光のシーンを伝えることです。 同時に、デジタルノイズを最小限に抑えて、ハイライトとシャドウの両方で画像の精緻さを維持したいと考えました。

したがって、Kinect はテストで信頼性が高く、ビデオ キャプチャ カード (もう 53 つの障害点) を必要としないことが判明しましたが、Kinect を放棄することにしました。 XNUMX 日間さまざまなカメラをテストした後、イリヤは Sony FDR-AXXNUMX を選択しました。これは、レンタル料金が安価でありながら、十分な信頼性と視覚的特性を備えた、小型で信頼性の高いビデオカメラです。

私たちはカメラをレンタルし、ビデオ キャプチャ カードと組み合わせて XNUMX 週間電源を入れました。そして、これを使えばクエスト全体を通して継続的なブロードキャストが期待できることに気付きました。

映画を作る：舞台演出と照明

照明の作業にはある程度の余裕が必要で、最小限の手段で照明スコアを構築する必要がありました。

1. プレイヤーがオブジェクトを見つけたときのオブジェクトの照明 (レーザー、重り)、およびシュレッダーの常時照明。 ここでは、低電圧ハロゲンランプを備えた信頼性の高いコンパクトなフィルム照明装置である dedolight 150 を使用しました。これにより、背景や他のオブジェクトに影響を与えることなく、特定のオブジェクトにビームを集中させることができます。

2. 実用的なプレイライト - テーブルランプ、フロアランプ、スター、ガーランド。 すべての実用的な光は画像領域を照らすためにフレーム内に調和して分配され、内部には色温度3200KのLEDランプがあり、フロアランプのランプは赤いRosco箔フィルターで覆われ、珍しい色のアクセントを作り出しました。

私は母の会社のエンジニアです、さもなければ明日発売です

インターネットと電気をどのように予約したか

彼らはフォールト トレランスの問題にほぼデータ センターと同じように取り組みました。基本原則から逸脱しないことを決定し、通常の N+1 スキームに従って予約しました。

YouTube でのブロードキャストが停止すると、同じリンクを使用して再接続してストリーミングを続行することができなくなります。 それは重大な瞬間であり、部屋は通常のオフィスにありました。

これを行うために、OpenWRT ベースのルーターと mwan3 パッケージを使用しました。 5 秒ごとにチャネルの可用性を自動的にテストし、中断した場合には Yota を使用してバックアップ モデムに切り替えました。 その結果、XNUMX 分以内にバックアップ チャネルへの切り替えが行われました。

また、短期間の電力サージでもすべてのコンピューターが再起動する可能性があるため、停電をなくすことも同様に重要でした。

したがって、すべてのゲーム デバイスをバックアップする ippon innova g2 3000 無停電電源装置を採用しました。システムの総消費電力は約 300 ワットでした。 持続時間は 75 分で、私たちの目的には十分です。

部屋の電気が切れた場合に備えて、追加の照明を犠牲にすることにしました。無停電電源装置に接続されていませんでした。

感謝

• チーム全体へ RUVDS、ゲームを発明し実装した人。
• これとは別に、サーバーの動作を監視するための RUVDS 管理者にとって、負荷は許容範囲内であり、すべてが通常どおりに動作していました。
• 最高の上司へ ンサプリン その電話に応えて、「アイデアがある。サーバーを用意して、その上に水槽を置き、その上に重りをぶら下げると、ドーン、ドーン、すべてが水で浸水し、ショートし、火事になる」という事実のために。 ！」 彼はいつも自信を持って「やってみろ！」と言う。
• 感謝 ティルダ出版 そしてそれとは別に、途中で会って利用規約に違反することを許可しただけでなく、プロジェクトについて話したときにXNUMX年間ビジネスアカウントを与えてくれたミハイル・カルポフにも。
• イリヤ・セロフ S_ILya このプロジェクトに参加して共同プロデューサーとなり、半夜通しで LED ストリップを接着したり、技術的な解決策を探したり、本物の映画を作るためにあらゆることをやってくれました。
• ゾブナー 他の人が手を上げたり、ボルシチを食べたり、精神的なサポートをしたり、朝まで会話をしたりしたときに、常に状況を救う準備ができていたからです。
• サマット 私たちを国内最高のペンテスターとつないでくれて、アドバイスをくれたり、仕事を手伝ってくれたりしてくれました。
• ダニエミルク すべてのビデオのクールなビデオ制作に。
• デルフェ しっかりした手と最後まで働く意欲を求めて。
• Ну ドードーピザエンジニアリング ほとんど常に温かいピザのために。

そして、プレイヤーの皆さんが XNUMX 日間、睡眠も取らず、仕事も先延ばしにしてクエストに挑み続けた間に私たちが経験したすべての感情に対して、最大の感謝の意を表します。

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出所： habr.com