프로젝트 하드웨어: 해커 퀘스트로 방을 만든 방법

몇 주 전에 우리는 보냈습니다 해커를 위한 온라인 탐구: 그들은 방을 짓고 스마트 기기로 가득 채우고 그 방에서 유튜브 방송을 시작했습니다. 플레이어는 게임 웹사이트에서 IoT 장치를 제어할 수 있습니다. 목표는 방에 숨겨진 무기(강력한 레이저 포인터)를 찾아 해킹해 방에 합선을 일으키는 것이었습니다.

작업을 추가하기 위해 우리는 200 루블을 적재하는 방에 분쇄기를 배치했습니다. 분쇄기는 시간당 한 지폐를 먹었습니다. 게임에서 승리한 후 분쇄기를 멈추고 남은 돈을 모두 가져갈 수 있습니다.

우리는 이미 말했다 연습과 백엔드는 어떻게 만들어졌나 프로젝트. 이제 하드웨어와 하드웨어 조립 방법에 대해 이야기할 시간입니다.

방을 청소하는 순간을 보여 달라는 요청이 많았습니다. 방을 분해하는 방법을 보여줍니다.

하드웨어 아키텍처: 룸 제어

시나리오가 이미 대략적으로 이해되고, 백엔드가 준비되었으며, 장비를 설치할 빈 공간이 준비된 상태에서 하드웨어 솔루션 설계를 시작했습니다.

"IoT의 S는 보안을 의미합니다"("IoT 약어의 문자 S는 보안을 의미합니다")라는 오래된 농담을 기억하면서 이번에는 게임 시나리오의 플레이어가 프런트엔드 및 백엔드하고만 상호 작용하기로 결정했습니다. 사이트에 있지만 다리미에 직접 접근할 기회는 얻지 못합니다.

이는 화면에서 일어나는 일의 안전과 광경을 이유로 수행되었습니다. 플레이어가 하드웨어에 직접 접근하면 파쇄기의 빠른 스크롤 또는 제어와 같은 안전한 동작과 잠재적으로 위험한 동작을 분리하는 것이 훨씬 더 어려울 것입니다. 불꽃 쏘아 올리기.

디자인을 시작하기 전에 우리는 디자인의 기초가 된 게임 장치 제어에 대한 몇 가지 원칙을 공식화했습니다.

무선 솔루션을 사용하지 마십시오.

전체 플레이 공간이 하나의 프레임에 포함되어 있으며 모든 모서리에 접근할 수 있습니다. 무선 연결이 실제로 필요하지 않았으며 이는 단순히 또 다른 실패 지점이 될 것입니다.

특별한 스마트 홈 장치를 사용하지 마십시오

주로 사용자 정의 유연성을 위해서입니다. 우리 작업에 맞게 기성 관리 및 제어 기능을 갖춘 다양한 박스형 버전의 스마트 홈 시스템을 사용자 정의할 수 있다는 것은 분명하지만 인건비는 자신만의 간단한 솔루션을 만드는 것과 비슷할 것입니다.

또한 상태를 변경한 사람이 플레이어임을 명확하게 보여주는 장치를 고안해야 했습니다. 플레이어는 이를 켜거나 끄거나 FALCON 문자에 특정 조명을 켜었습니다.

우리는 일반 라디오 부품 상점에서 구입할 수 있는 공개 하드웨어에서 모든 요소를 ​​수집했습니다. 피자와 다이어트 콜라를 배달하는 사이 택배기사 Chip and Dip과 Leroy가 끊임없이 현장을 방문했습니다.

모든 것을 직접 조립하기로 선택하면 디버깅이 단순화되고 확장성이 향상되지만 설치 중에 더 많은 주의가 필요합니다.

모든 릴레이와 아루딘이 프레임에 표시되어서는 안 됩니다.

우리는 제어 가능한 모든 요소를 ​​한곳에 모아서 성능을 모니터링하고 필요한 경우 조심스럽게 카메라 시야에서 벗어나 고장난 장치를 교체하기로 결정했습니다.

결국 모든 것은 테이블 밑에 숨겨졌고, 테이블 아래에는 아무것도 보이지 않도록 카메라가 설치됐다. 이것은 엔지니어가 몰래 접근할 수 있는 "사각지대"였습니다.

결과적으로 우리는 실제로 하나의 스마트 장치를 갖게 되었습니다. 이는 백엔드에서 각 부품의 상태를 수신하고 적절한 명령으로 변경했습니다.

하드웨어 구현 관점에서 볼 때 이 장치는 6가지 요소를 제어했습니다.

1. 여러 개의 테이블 램프는 켜짐/꺼짐 상태를 가지며 플레이어가 제어합니다.
2. 벽에 붙은 글자는 플레이어의 명령에 따라 색상을 변경할 수 있습니다.
3. 서버에 부하가 걸릴 때 플립차트를 회전하고 여는 팬
4. PWM을 통해 레이저 제어
5. 예정대로 돈먹은 슈레더
6. 각 레이저 발사 전에 터지는 연기 기계

레이저로 연기 기계 테스트

나중에 프레임 뒤에 무대 조명이 추가되어 지점 1의 램프와 똑같이 제어되었습니다. 무대 조명은 두 가지 경우에 작동했습니다. 전원이 공급될 때 레이저를 비추고, 무대 앞의 무게를 조명했습니다. 레이저가 전투 모드로 발사되었습니다.

이 스마트 기기는 무엇이었나요?

우리의 하드웨어 담당자인 Yura는 일을 복잡하게 만들지 않고 가능한 가장 간단하고 미니멀한 솔루션을 생각해내려고 노력했습니다.

VPS는 장치 상태와 함께 json을 수신하고 이를 USB를 통해 연결된 Arduino로 보내는 스크립트를 실행한다고 가정했습니다.

포트에 연결됨:

• 일반 릴레이 16개 (영상에서 나오는 딸깍거리는 소리를 내는 릴레이입니다. 주로 이 소리 때문에 선택했습니다)
• 팬과 같은 PWM 채널을 제어하기 위한 4개의 솔리드 스테이트 릴레이
• 레이저용 별도의 PWM 출력
• LED 스트립에 신호를 생성하는 출력

다음은 서버에서 릴레이로 전달된 json 명령의 예입니다.

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

그리고 이것은 명령이 Arudino에 전달되는 함수의 예입니다.

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

레이저가 마침내 밧줄을 뚫고 지나가고 무게가 수족관으로 날아가는 순간을 추적하기 위해 무게가 떨어질 때 작동되는 작은 버튼을 만들어 시스템에 신호를 보냈습니다.

중량의 움직임을 모니터링하는 버튼

이 신호에 따라 탁구공으로 만든 연막탄에 불이 들어와야 했습니다. 우리는 4개의 연기 조명탄을 서버 케이스에 직접 넣고 가열하여 점화 장치처럼 작동하는 니크롬 실로 연결했습니다.

연막탄과 화환이 있는 주택

아두이노

원래 계획에 따르면 Arduino에서는 두 가지 작업이 수행되었습니다.

먼저 새 요청이 수신되면 ArduinoJson 라이브러리를 사용하여 요청을 구문 분석했습니다. 다음으로 각 관리 장치를 두 가지 속성과 비교했습니다.

• 전원 상태 "on" 또는 "off"(표준 상태)
• 장치가 켜져 있는 기간 - 보드 시작부터 장치를 끄는 시간, 즉 상태를 표준으로 가져오는 시간(마이크로초)

지난번에는 JSON에서 해당 매개변수를 수신할 때 설정했는데 전송이 되지 않아 그 값이 0으로 설정되고 재설정이 발생하지 않았습니다.

Arduino가 매 주기마다 수행하는 두 번째 작업은 상태를 업데이트하는 것입니다. 즉, 무언가를 켜야 하는지 또는 장치를 꺼야 할 시간인지 확인하는 것입니다.

레이저 포인터 - 동일한 Megatron 3000

이것은 일반 LSMVR450-3000MF 3000mW 450nm 수동 초점 레이저 절단 및 마킹 모듈입니다.

편지 팔콘

그것들은 매우 간단하게 만들어졌습니다. 로고의 문자를 복사하고 판지로 잘라낸 다음 LED 테이프로 덮었습니다. 이 경우 각 솔기에 4개의 접점을 사용하여 테이프 조각을 함께 납땜해야 했지만 결과는 그만한 가치가 있었습니다. 우리 백엔더 Pasha는 몇 시간도 안 되는 시간에 놀라운 기술을 보여주었습니다.

IoT 기기 XNUMX차 테스트 및 마무리

우리는 첫 번째 테스트를 수행했고 동시에 새로운 작업이 우리에게 도착했습니다. 사실 프로세스 중간에 VGIK의 실제 영화 제작자이자 카메라맨인 Ilya Serov가 팀에 합류했습니다. 그는 프레임을 구축하고 영화 조명을 추가했으며 게임 스크립트를 약간 변경하여 플롯을 더욱 감성적으로 만들었습니다. 그림이 더 극적이고 연극적입니다.

이로 인해 품질이 크게 향상되었지만 릴레이에 연결해야 하는 요소와 작동 알고리즘이 규정되었습니다.

또 다른 문제는 레이저였습니다. 우리는 다양한 유형의 로프와 다양한 출력의 레이저를 사용하여 여러 실험을 수행했습니다. 테스트를 위해 우리는 간단히 추를 밧줄에 수직으로 매달았습니다.

테스트 토큰으로 실행했을 때, PWM을 통해 조절된 전력은 10% 미만이었고 장시간 노출에도 로프가 손상되지 않았습니다.

전투 모드의 경우 레이저는 대략 직경 10mm의 지점에 초점이 맞지 않고 약 XNUMXm 거리에서 하중이 가해지는 로프를 통해 자신있게 연소되었습니다.

그래서 레이저는 테스트에서 완벽하게 작동했습니다.

매달린 무게로 방 안의 모든 것을 테스트하기 시작했을 때 레이저를 안전하게 고정하는 것이 그리 쉽지 않다는 것이 밝혀졌습니다. 그러다가 밧줄이 타면 녹아서 늘어나고 원래의 초점에서 벗어나게 됩니다.

하지만 더 이상 그런 식으로 작동하지 않았습니다. 로프가 이동했습니다.

Ilya는 레이저 빔이 무대 전체를 가로질러 프레임에서 아름답게 보이도록 레이저를 로프 반대쪽 방 끝으로 이동하여 거리를 두 배로 늘렸습니다.

이미 전투 중에 밧줄을 태우는 실험을 몇 번 더 수행한 후, 우리는 운명을 고문하지 않고 니크롬선을 사용하여 밧줄 절단을 확보하기로 결정했습니다. 전투 모드에서 레이저를 켠 지 120초 만에 실을 파괴했다. 우리는 분리 접점이 트리거될 때 와이어 분리 및 연막탄 점화뿐만 아니라 이를 마이크로컨트롤러의 하드웨어에 직접 하드코딩하기로 결정했습니다.

결국 화면 밖에서 밧줄을 타고 타버린 실

따라서 Arduino가 해결한 세 번째 작업은 이러한 명령 실행과 관련된 시퀀스를 해결하는 것입니다.

우리는 또한 Arduino에 TV에서 돈을 세고 분쇄기를 실행할 필요성을 주기로 결정했습니다. 처음에는 백엔드가 이 작업을 수행하고 현재 잔액이 웹사이트에 표시될 것이라고 가정했으며, TV에서는 추가 대화형 요소로 YouTube의 댓글을 표시하여 시청자에게 방에서 일어나는 이벤트가 실제로 일어나고 있음을 알립니다. 시간.

그러나 테스트를 실행하는 동안 Ilya는 현장을 살펴보고 가장 큰 화면에 게임 밸런스(아직 남은 돈, 먹은 양, 다음 분쇄기 시작까지의 카운트다운)를 표시할 것을 제안했습니다.

우리는 Arduino를 현재 시간에 연결했습니다. 매 시간마다 분쇄기가 시작되었습니다. 사진은 그 순간 이미 서버로부터 요청을 받고 실행을 위해 Arduino로 보내는 rasberry를 사용하여 TV에 표시되었습니다. 통화 표시기가 있는 그림은 콘솔 유틸리티 fim을 다음과 같이 호출하여 그려졌습니다.

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

그리고 필요한 금액이나 시간을 기준으로 구성되었습니다.

우리는 미리 사진을 생성했습니다. 타이머를 사용하여 미리 만들어진 비디오를 촬영하고 200장의 사진을 내보냈습니다.

이것이 십자가에 프로그래밍된 메커니즘입니다. 마지막 카운트다운이 시작될 무렵 우리는 모두 현장으로 가서 소화기로 무장하고 자리에 앉아 화재를 기다렸다.

일주일 동안 효과적인 방송을 만드는 방법: 카메라 선택

퀘스트를 위해서는 7일 동안 YouTube에서 지속적인 방송이 필요했습니다. 이것이 바로 우리가 게임의 최대 지속 시간으로 설정한 것입니다. 우리를 막을 수 있는 두 가지가 있었습니다.

1. 지속적인 작동으로 인한 카메라 과열
2. 인터넷 중단

카메라는 방에서 편안하게 놀고 시청할 수 있도록 최소한 Full HD 사진을 제공해야 했습니다.

처음에 우리는 스트리머용으로 제작된 웹캠을 살펴보았습니다. 우리는 예산을 삭감하고 있었기 때문에 카메라를 사고 싶지 않았지만 알고 보니 그들은 빌려주지 않았습니다. 그와 동시에 우리는 기적적으로 집에 엑스박스 키넥트 카메라가 놓여 있는 것을 발견해 내 방에 설치하고 일주일 동안 테스트 방송을 시작했다.

카메라는 잘 작동하고 과열되지 않았지만 Ilya는 설정이 부족하고 특히 노출을 설정할 수 없다는 것을 거의 즉시 발견했습니다.

Ilya는 방송 유형을 영화 및 비디오 제작의 표준에 더 가깝게 만들려고 노력했습니다. 즉, 밝은 광원, 어두운 배경 및 프레임 안의 개체를 사용하여 동적으로 변화하는 조명 장면을 전달하려고 했습니다. 동시에 디지털 노이즈를 최소화하면서 하이라이트와 섀도우 모두에서 이미지의 정교함을 유지하고 싶었습니다.

따라서 Kinect는 테스트에서 신뢰성이 입증되었고 비디오 캡처 카드가 필요하지 않았지만(또 다른 실패 지점) Kinect를 포기하기로 결정했습니다. 53일간 다양한 카메라를 테스트한 후 Ilya는 Sony FDR-AXXNUMX을 선택했습니다. 이 캠코더는 임대 비용이 저렴하면서도 동시에 충분한 신뢰성과 시각적 특성을 갖춘 작고 안정적인 캠코더입니다.

우리는 카메라를 빌려 비디오 캡처 카드와 함께 일주일 동안 켜두었고, 카메라를 사용하면 전체 퀘스트 동안 지속적인 방송을 기대할 수 있다는 것을 깨달았습니다.

영화 만들기: 무대 준비 및 조명

조명 작업에는 어느 정도 우아함이 필요했습니다. 우리는 최소한의 수단으로 조명 점수를 구축해야 했습니다.

1. 플레이어가 물체(레이저, 무게)를 발견하면 조명이 켜지고 파쇄기에 지속적인 조명이 켜집니다. 여기에서는 배경과 다른 물체에 영향을 주지 않고 특정 물체에 빔의 초점을 맞출 수 있는 저전압 할로겐 램프가 장착된 안정적이고 컴팩트한 필름 조명 장치인 dedolight 150을 사용했습니다.

2. 실용적인 놀이 조명 - 테이블 램프, 플로어 램프, 별, 화환. 모든 실용적인 빛이 프레임에 조화롭게 분포되어 이미지 영역을 비추고, 내부에는 색온도 3200K의 LED 램프가 있었고, 플로어 램프의 램프는 빨간색 로스코 포일 필터로 덮여 특이한 색상 액센트를 만들었습니다.

저는 엄마 집 엔지니어입니다. 아니면 출시가 내일이에요

인터넷과 전기를 예약하는 방법

그들은 거의 데이터 센터에서와 마찬가지로 내결함성 문제에 접근했습니다. 그들은 기본 원칙에서 벗어나지 않기로 결정하고 일반적인 N+1 체계에 따라 예약했습니다.

YouTube 방송이 중단되면 동일한 링크를 사용하여 다시 연결하여 스트리밍을 계속할 수 없음을 의미합니다. 중요한 순간이었고 그 방은 일반 사무실에있었습니다.

이를 위해 우리는 OpenWRT 기반 라우터와 mwan3 패키지를 사용했습니다. 5초마다 채널 가용성을 자동으로 테스트하고 중단된 경우 Yota를 사용하여 백업 모뎀으로 전환했습니다. 그 결과, XNUMX분도 안 되어 백업 채널로의 전환이 이루어졌습니다.

단기적인 전력 서지에도 모든 컴퓨터가 재부팅될 수 있으므로 정전을 방지하는 것도 똑같이 중요했습니다.

따라서 우리는 모든 게임 장치를 백업할 수 있는 ippon innova g2 3000 무정전 전원 공급 장치를 사용했습니다. 우리 시스템의 총 전력 소비량은 약 300W였습니다. 그것은 75분 동안 지속되는데, 이는 우리의 목적에 아주 충분합니다.

방의 전기가 나갈 경우를 대비해 추가 조명을 희생하기로 결정했습니다. 무정전 전원 공급 장치에 연결되어 있지 않았습니다.

감사의 말

• 팀 전체에게 RUVDS, 게임을 발명하고 구현한 사람입니다.
• 이와 별도로 RUVDS 관리자는 서버 작업을 모니터링하기 위해 부하를 허용했으며 모든 것이 평소대로 작동했습니다.
• 최고의 상사에게 엔차플린 전화에 대한 응답으로 "저에게는 아이디어가 있습니다. 서버를 가져다가 그 위에 수족관을 놓고 그 위에 무게를 달면 쾅, 쾅, 모든 것이 물, 단락, 불로 가득 차 있습니다. !” 그는 늘 자신 있게 “해!”라고 말한다.
• 감사 틸다 출판 중간에 만나서 이용 약관을 위반하도록 허용했을 뿐만 아니라 프로젝트에 대해 이야기할 때 XNUMX년 동안 비즈니스 계정을 제공한 Mikhail Karpov에게도 별도로 감사드립니다.
• 일리아 세로프 S_IL야 프로젝트에 참여하고 공동 제작자가 되어 밤새도록 기어갈 준비를 하고, LED 스트립을 붙이고, 기술 솔루션을 찾고, 실제 영화를 만들기 위해 모든 일을 했습니다.
• 조브너 다른 사람들이 아침까지 손, 보르시, 도덕적 지원 및 대화를 던질 때 항상 상황을 구할 준비가되어 있기 때문입니다.
• 사마트 우리에게 조언을 하고 작업을 도와준 국내 최고의 침투 테스터와 우리를 연결해 주었습니다.
• 다니엘밀크 모든 영상의 멋진 영상제작을 위해.
• 델페 마지막까지 일하려는 확고한 손과 의지.
• 잘 도도피자엔지니어링 거의 항상 따뜻한 피자를 위해.

그리고 이틀 동안 잠도 못 자고 일도 미루면서 퀘스트를 폭풍처럼 몰아치면서 우리가 느꼈던 모든 감정에 대해 플레이어 여러분께 가장 큰 감사의 말씀을 드립니다.

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출처 : habr.com