# Laboratorium 2 - Architektura i model zagrożeń IoT.
# Autor rozwiązania: Igor Joński 112818, Jan Halusiak 84340
#
# ==========================================================================
# UKŁAD (Zadanie 1)
# ==========================================================================
#
# Płytka: Raspberry Pi Pico W (Wokwi: board-pi-pico-w), MicroPython v1.28.0.
#
# GP15 (GPIO15): linia danych DHT22
# GP16 (GPIO16): wyjście sterujące zewnętrzną LED alarmu
#
# Rezystor 10 kOhm - rezystor podciągający (pull-up) między 3V3 a linią
#   danych DHT22. Utrzymuje na linii stan wysoki, gdy nic nie jest
#   przesyłane, dzięki czemu odczyt jest stabilny.
#
# Rezystor 330 Ohm - połączony szeregowo z LED (GP16 -> 330 Ohm -> LED).
#   Ogranicza prąd płynący przez diodę, chroni diodę i pin GP16.
#
# Zasilanie DHT22: 3V3 oraz wspólna masa GND.
#
# Działanie: LED świeci, gdy pomiar jest poprawny i temperatura >= 28 °C.
#
#
# ==========================================================================
# ARCHITEKTURA (Zadanie 2)
# ==========================================================================
#
# 1. Peryferia - czujnik DHT22 (temperatura, wilgotność) i dioda LED
#    (sygnał alarmu).
#    Status: URUCHOMIONE w Wokwi.
#
# 2. Węzeł IoT - Pico W. Odczytuje czujnik, sprawdza poprawność pomiaru,
#    decyduje o włączeniu LED i przygotowuje rekord JSON.
#    Status: URUCHOMIONE w Wokwi.
#
# 3. Brama - domowy router Wi-Fi (opcjonalnie koncentrator IoT).
#    Status: CZĘŚCIOWO. Pico W łączy się tylko z wirtualną siecią
#    Wokwi-GUEST. Prawdziwy router jest tylko częścią modelu.
#
# 4. Chmura i aplikacja - serwer (API), baza danych, aplikacja w telefonie.
#    Status: TYLKO MODEL. Program niczego nie wysyła do serwera i nie
#    odbiera poleceń. Rekord JSON jest jedynie wypisywany w konsoli.
#
#
# GRANICE ZAUFANIA
#
# Granica 1: czujnik DHT22 -> Pico W (przewód danych na GP15)
#
#   Jakie dane: odczyt temperatury i wilgotności.
#
#   Kto może wpłynąć: każdy, kto ma fizyczny dostęp do czujnika lub
#   przewodu (może go ogrzać, schłodzić, odłączyć albo podmienić sygnał).
#   Ten sam objaw może dać też zwykła awaria.
#
#   Pico W ufa temu odczytowi. Walidacja odrzuci tylko wartości
#   niemożliwe (np. 500 °C), ale nie wykryje fałszywej wartości, która
#   wygląda normalnie (np. 22 °C zamiast 30 °C).
#
# Granica 2: Pico W -> Wi-Fi / router -> Internet -> chmura
#
#   Jakie dane: rekord pomiaru (id, seq, temp, rh, ok, led, wifi).
#   W pełnym systemie w drugą stronę płyną też polecenia i ustawienia
#   z aplikacji.
#
#   Kto może wpłynąć: osoby w zasięgu Wi-Fi, ktoś, kto przejmie router,
#   dostawca Internetu, dostawca chmury, użytkownicy kont w aplikacji.
#
#
# ==========================================================================
# TESTY (Zadanie 3)
# ==========================================================================
#
# Test A - temperatura poniżej progu
#   Ustawienia: 21 °C, 40 %, pełny układ, WIFI_WLACZONE = True
#   Oczekiwany wynik: ok = true, led = 0
#   Uzyskany wynik: ok = true, led = 0, dioda zgaszona
#   Wniosek: poniżej progu 28 °C alarm się nie włącza.
#
# Test B - temperatura równa progowi
#   Ustawienia: 28 °C, 40 %, pełny układ, WIFI_WLACZONE = True
#   Oczekiwany wynik: ok = true, led = 1
#   Uzyskany wynik: ok = true, led = 1, dioda świeci
#   Wniosek: alarm włącza się już przy 28 °C, czyli próg działa włącznie.
#
#   Dodatkowo sprawdzono: 24 °C -> led = 0, 29 °C -> led = 1,
#   27 °C -> led = 0.
#
# Test C - odłączony przewód danych czujnika
#   Ustawienia: usunięte połączenie pico:GP15 - dht:SDA w diagram.json, 29 °C
#   Oczekiwany wynik: ok = false, blad = "odczyt DHT22", led = 0
#   Uzyskany wynik: rekordy z ok = false i blad = "odczyt DHT22",
#   dioda nie zapaliła się mimo 29 °C, program działał dalej
#   Wniosek: przy błędzie czujnika LED się wyłącza (stan bezpieczny),
#   ale sam objaw nie mówi, czy to awaria, czy sabotaż.
#   Po teście przewód przywrócono, odczyty wróciły do normy.
#
# Test D - wyłączone Wi-Fi
#   Ustawienia: WIFI_WLACZONE = False, 29 °C, pełny układ
#   Oczekiwany wynik: wifi = false, led = 1
#   Uzyskany wynik: wifi = false, led = 1, dioda świeci
#   Wniosek: alarm działa lokalnie i nie zależy od połączenia z siecią.
#   Po teście przywrócono WIFI_WLACZONE = True.
#
#
# ==========================================================================
# ZAGROŻENIA (Zadanie 4)
# ==========================================================================
#
# Zagrożenie 1 - fałszywy odczyt czujnika
#
#   Kategoria STRIDE: T - modyfikacja (Tampering)
#
#   Zasób: wiarygodny alarm temperatury
#
#   Punkt wejścia: czujnik DHT22 i jego przewód danych (granica 1)
#
#   Wymagany dostęp: fizyczny dostęp do czujnika
#
#   Skutek: ktoś schładza czujnik albo podmienia sygnał na niższą, ale
#   normalnie wyglądającą temperaturę. Alarm nie włącza się mimo
#   przegrzania.
#
#   Zabezpieczenie: drugi niezależny czujnik i porównywanie odczytów,
#   wykrywanie nietypowych zmian (np. nagłego spadku temperatury),
#   osłona i plomba na czujniku.
#
#   Proponowany test: dodać w Wokwi drugi DHT22, ustawić suwakami różne
#   wartości i sprawdzić, czy program zgłasza ostrzeżenie.
#
#   Status: ZASYMULOWANO. Zmiana temperatury suwakiem (testy A i B)
#   modeluje wpływ na czujnik. Samą podmianę sygnału tylko
#   przeanalizowano.
#
#   Ryzyko: ŚREDNIE. Skutek jest poważny (brak alarmu), ale atak wymaga
#   fizycznego dostępu do czujnika wewnątrz domu.
#
# Zagrożenie 2 - brak łączności Wi-Fi
#
#   Kategoria STRIDE: D - odmowa usługi (Denial of Service)
#
#   Zasób: działanie alarmu i przesyłanie danych do chmury
#
#   Punkt wejścia: połączenie Wi-Fi (granica 2)
#
#   Wymagany dostęp: bycie w zasięgu Wi-Fi (zagłuszanie, rozłączanie
#   urządzeń) albo zwykła awaria routera lub Internetu
#
#   Skutek: dane i powiadomienia nie docierają do chmury i aplikacji.
#   Lokalna dioda LED nadal działa.
#
#   Zabezpieczenie: sterowanie lokalne niezależne od sieci (już jest
#   w programie), zapamiętywanie rekordów i ponowne łączenie, alarm
#   w chmurze, gdy urządzenie przestaje wysyłać dane, szyfrowanie WPA3.
#
#   Proponowany test: test D oraz próba z nieistniejącą nazwą sieci
#   (SSID) - program powinien wypisać komunikat o limicie łączenia
#   i dalej odczytywać czujnik.
#
#   Status: ZASYMULOWANO w teście D. Było to celowe wyłączenie Wi-Fi
#   w kodzie, a nie atak na sieć.
#
#   Ryzyko: ŚREDNIE. Zakłócenie Wi-Fi jest łatwe, lokalny alarm działa,
#   ale osoba poza domem nie dostanie powiadomienia.
#
# Zagrożenie 3 - zmiana ustawień przez konto bez uprawnień
#
#   Kategoria STRIDE: E - podniesienie uprawnień (Elevation of Privilege)
#
#   Zasób: ustawienia urządzenia (próg alarmu)
#
#   Punkt wejścia: serwer w chmurze (API) i aplikacja mobilna (granica 2)
#
#   Wymagany dostęp: konto, które powinno mieć tylko podgląd (np. gość,
#   domownik), albo przejęte konto
#
#   Skutek: zmiana progu np. na 80 °C, przez co alarm nigdy się nie
#   włącza.
#
#   Zabezpieczenie: serwer sprawdza uprawnienia konta przy każdej zmianie,
#   każde konto ma tylko niezbędne uprawnienia, logowanie dwuetapowe,
#   zapisywanie historii zmian ustawień.
#
#   Proponowany test: wysłać prośbę o zmianę progu z konta tylko do
#   odczytu. Serwer powinien odmówić i zapisać próbę w logach.
#
#   Status: TYLKO PRZEANALIZOWANO (hipoteza). Program nie ma serwera
#   ani nie odbiera poleceń, więc nie jest to wynik badania.
#
#   Ryzyko: WYSOKIE. Alarm można wyłączyć zdalnie, bez wchodzenia do
#   domu, a błędy w kontroli uprawnień serwerów są częste.
#
#
# ==========================================================================
# OGRANICZENIA BADANIA
# ==========================================================================
#
# - Testy wykonano tylko w symulatorze Wokwi, a czas symulacji różni się
#   od rzeczywistego.
# - Nie sprawdzono odporności prawdziwego czujnika na manipulację.
# - Nie sprawdzono zabezpieczeń routera.
# - Nie sprawdzono szyfrowania przesyłanych danych (program niczego
#   nie wysyła).
# - Nie sprawdzono serwera w chmurze ani aplikacji mobilnej.

from machine import Pin
import dht
import time
import json
import network
from logika import poprawny_pomiar, stan_led

PIN_DHT = 15
PIN_LED = 16
PROG = 28.0
SSID = "Wokwi-GUEST"
WIFI_WLACZONE = True
ODSTEP_MS = 2000

def uruchom_wifi():
    # Rozpoczyna łączenie z Wi-Fi bez pętli oczekiwania.
    wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
    wlan.active(True)
    wlan.connect(SSID, "")
    return wlan

def main():
    # Odczytuje czujnik, steruje LED i wypisuje telemetrię.
    time.sleep_ms(100)
    led = Pin(PIN_LED, Pin.OUT, value=0)
    czujnik = dht.DHT22(Pin(PIN_DHT))
    wlan = None
    try:
        if WIFI_WLACZONE:
            wlan = uruchom_wifi()
    except (OSError, RuntimeError):
        print("Wi-Fi niedostępne; działa sterowanie lokalne.")
    start = time.ticks_ms()
    numer = 0
    while True:
        online = wlan is not None and wlan.isconnected()
        if (wlan is not None and not online
                and time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start) > 10000):
            wlan.active(False)
            wlan = None
            print("Limit łączenia; dalsza praca bez Wi-Fi.")
        numer += 1
        try:
            czujnik.measure()
            t = czujnik.temperature()
            h = czujnik.humidity()
            ok = poprawny_pomiar(t, h)
            led.value(stan_led(t, h, PROG))
            rekord = {"id": "wezel-01", "seq": numer,
                      "temp": t, "rh": h, "ok": ok,
                      "led": led.value(), "wifi": online}
        except OSError:
            led.off()
            rekord = {"id": "wezel-01", "seq": numer,
                      "ok": False, "blad": "odczyt DHT22",
                      "led": 0, "wifi": online}
        print(json.dumps(rekord))
        time.sleep_ms(ODSTEP_MS)


if __name__ == "__main__":
    main()