/*
 * Практическая работа 3 — Модель угроз встроенной системы
 * Система: Система контроля доступа (Электронный замок)
 * Компоненты: Arduino Uno + Servo + LCD1602 (I2C) + LED + Buzzer
 *
 * Анализ STRIDE:
 * S - Spoofing       : Подделка карты доступа
 * T - Tampering      : Несанкционированное изменение списка карт
 * R - Repudiation    : Отрицание факта доступа (журнал аудита)
 * I - Info Disclosure: Утечка UID карты
 * D - DoS            : Блокировка системы повторными запросами
 * E - Elevation      : Получение прав администратора
 *
 * Симуляция: Зелёная кнопка = правильная карта, Красная = неправильная
 */

#include <Servo.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// ── Пины ────────────────────────────────────
#define BTN_VALID    2   // Зелёная кнопка — правильная карта
#define BTN_INVALID  3   // Красная кнопка — попытка взлома
#define LED_GREEN    6   // Доступ разрешён
#define LED_RED      7   // Доступ запрещён / тревога
#define BUZZER_PIN   8   // Звуковой сигнал
#define SERVO_PIN    9   // Сервопривод замка

// ── Параметры безопасности ───────────────────
#define MAX_ATTEMPTS     3      // Макс. попыток до блокировки (DoS защита)
#define BLOCK_TIME       30000  // Время блокировки: 30 секунд
#define DOOR_OPEN_TIME   5000   // Дверь открыта: 5 секунд
#define SERVO_OPEN       90     // Угол открытия замка
#define SERVO_CLOSE      0      // Угол закрытия замка

// ── Авторизованные карты (Tampering защита) ──
// В реальной системе хранится в защищённой памяти
const String VALID_CARDS[] = {"CARD_A1B2", "CARD_C3D4", "CARD_E5F6"};
const int CARD_COUNT = 3;

// ── Объекты ──────────────────────────────────
Servo doorServo;
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

// ── Переменные состояния ─────────────────────
int  failedAttempts = 0;
bool isBlocked      = false;
bool doorOpen       = false;
unsigned long blockStartTime = 0;
unsigned long doorOpenTime   = 0;
int  totalAccess    = 0;   // Журнал аудита (Repudiation защита)
int  totalDenied    = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  pinMode(BTN_VALID,   INPUT_PULLUP);
  pinMode(BTN_INVALID, INPUT_PULLUP);
  pinMode(LED_GREEN,   OUTPUT);
  pinMode(LED_RED,     OUTPUT);
  pinMode(BUZZER_PIN,  OUTPUT);

  doorServo.attach(SERVO_PIN);
  doorServo.write(SERVO_CLOSE);

  lcd.init();
  lcd.backlight();

  // Приветственный экран
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(" Система доступа");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("  Инициализация ");
  delay(2000);

  showReady();

  Serial.println("╔══════════════════════════════════╗");
  Serial.println("║   СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ДОСТУПА       ║");
  Serial.println("║   STRIDE защита активирована     ║");
  Serial.println("╚══════════════════════════════════╝");
  Serial.println("[СИСТЕМА] Готова к работе");
}

void loop() {
  unsigned long now = millis();

  // ── Проверка блокировки (DoS защита) ────────
  if (isBlocked) {
    unsigned long elapsed = now - blockStartTime;
    if (elapsed >= BLOCK_TIME) {
      // Разблокировка
      isBlocked      = false;
      failedAttempts = 0;
      showReady();
      Serial.println("[СИСТЕМА] Блокировка снята. Система готова.");
    } else {
      // Показать оставшееся время блокировки
      int remaining = (BLOCK_TIME - elapsed) / 1000;
      lcd.setCursor(0, 0);
      lcd.print("[!] ЗАБЛОКИРОВАН");
      lcd.setCursor(0, 1);
      lcd.print("Ожидайте: ");
      lcd.print(remaining);
      lcd.print(" сек  ");
      delay(500);
      return;
    }
  }

  // ── Автоматическое закрытие двери ───────────
  if (doorOpen && (now - doorOpenTime >= DOOR_OPEN_TIME)) {
    closeDoor();
  }

  // ── Кнопка правильной карты (Spoofing симуляция) ──
  if (digitalRead(BTN_VALID) == LOW) {
    delay(50); // Дебаунс
    if (digitalRead(BTN_VALID) == LOW) {
      handleValidCard("CARD_A1B2");
      while (digitalRead(BTN_VALID) == LOW); // Ждём отпускания
    }
  }

  // ── Кнопка неправильной карты (атака Spoofing) ──
  if (digitalRead(BTN_INVALID) == LOW) {
    delay(50); // Дебаунс
    if (digitalRead(BTN_INVALID) == LOW) {
      handleInvalidCard("CARD_FAKE99");
      while (digitalRead(BTN_INVALID) == LOW);
    }
  }
}

// ── Обработка правильной карты ───────────────
void handleValidCard(String cardUID) {
  totalAccess++;

  // Журнал аудита — защита от Repudiation
  Serial.print("[ДОСТУП РАЗРЕШЁН] UID=");
  Serial.print(cardUID);
  Serial.print(" | Всего входов: ");
  Serial.println(totalAccess);

  failedAttempts = 0;
  openDoor();
}

// ── Обработка неправильной карты ─────────────
void handleInvalidCard(String cardUID) {
  failedAttempts++;
  totalDenied++;

  // Info Disclosure защита — не показываем детали карты в логе
  Serial.print("[ОТКАЗ] Неизвестная карта | Попытка: ");
  Serial.print(failedAttempts);
  Serial.print("/");
  Serial.print(MAX_ATTEMPTS);
  Serial.print(" | Всего отказов: ");
  Serial.println(totalDenied);

  // Сигнал тревоги
  digitalWrite(LED_RED, HIGH);
  tone(BUZZER_PIN, 500, 300);

  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("[!] ОТКАЗ ДОСТУПА");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Попытка: ");
  lcd.print(failedAttempts);
  lcd.print("/");
  lcd.print(MAX_ATTEMPTS);
  delay(1500);

  digitalWrite(LED_RED, LOW);

  // ── DoS / Brute-Force защита ─────────────────
  if (failedAttempts >= MAX_ATTEMPTS) {
    activateBlock();
  } else {
    showReady();
  }
}

// ── Открыть дверь ────────────────────────────
void openDoor() {
  doorOpen     = true;
  doorOpenTime = millis();

  doorServo.write(SERVO_OPEN);
  digitalWrite(LED_GREEN, HIGH);
  digitalWrite(LED_RED,   LOW);
  tone(BUZZER_PIN, 1000, 200);

  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("[OK] ДОСТУП ОТК.");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Добро пожаловать");

  Serial.println("[ЗАМОК] Дверь открыта");
}

// ── Закрыть дверь ────────────────────────────
void closeDoor() {
  doorOpen = false;
  doorServo.write(SERVO_CLOSE);
  digitalWrite(LED_GREEN, LOW);

  Serial.println("[ЗАМОК] Дверь закрыта");
  showReady();
}

// ── Активировать блокировку ──────────────────
void activateBlock() {
  isBlocked      = true;
  blockStartTime = millis();

  digitalWrite(LED_RED, HIGH);
  tone(BUZZER_PIN, 300, 1000);

  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("[!] ЗАБЛОКИРОВАН");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print("Тревога! DoS?   ");

  Serial.println("╔══════════════════════════════════╗");
  Serial.println("║  [КРИТИЧНО] СИСТЕМА ЗАБЛОКИРОВАНА ║");
  Serial.println("║  Обнаружена атака Brute-Force!   ║");
  Serial.println("╚══════════════════════════════════╝");

  delay(1000);
  digitalWrite(LED_RED, LOW);
}

// ── Показать экран ожидания ──────────────────
void showReady() {
  lcd.clear();
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print("  Система готова");
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(" Прислоните карту");
  digitalWrite(LED_GREEN, LOW);
  digitalWrite(LED_RED,   LOW);
}