캡스톤디자인 2조 중간 발표 2

강세민 박지인 온수옥 정서윤

IAmHere

CapstoneDesign

목차

목차 소개

1. 트러블슈팅
2. 출석 시스템 수정
3. 지문 데이터 암호화
4. 알림 시스템 서버
5. 제공하는 서비스 및 향후계획

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트러블슈팅

1

라즈베리파이 관련 이슈들

1. 트러블슈팅

• 문제 1. SD카드가 없어서 OS를 설치하지 못함?
• 라즈베리파이4부터는 USB 부팅이 가능해져서 USB에 OS를 다운로드하고 부팅함

​

• 문제 2. 꼭 모니터와 키보드를 직접 연결해야 하나?
• 다른 컴퓨터와 SSH 통신을 사용하여 직접 연결하지 않아도 작동 가능

​

• 문제 3. 파이썬 패키지를 깔려는데 error: externally-managed-environment 에러가 떠요
• .venv 가상환경을 만들거나 --break-system-package 옵션을 사용해 설치

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지문인식 관련 이슈들

1. 트러블슈팅

• 문제 1. 왜 센서 초기화가 안 되지?
• 라즈베리파이에 센서를 연결할 때, PIN을 알맞게 연결해야 함. 사용설명서를 보면서 해결
• 라즈베리파이4부터 시리얼 통신에 필요한 포트가 변경됨. 따라서 /dev/serial/ttyS0에서 /dev/serial/ttyAMA0로 변경

​

• 문제 2. 왜 Adafruit_CircuitPython_Fingerprint 라이브러리가 작동하지 않지?
• 현재 구비 중인 센서는 아두이노 전용. 위의 라이브러리와 상관없음.
• 따라서 아두이노 센서와 호환되는 다른 라이브러리를 찾아 해결(정말 감사하다)

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블루투스 관련 이슈들

1. 트러블슈팅

• 문제 1. 블루투스와 지문인식이 왜 동시에 안 되지?
• /dev/serial/ttyAMA0를 시리얼 통신에 사용. 이는 사실 블루투스 포트였음
• 둘 다 사용하기 위해 miniUART 방식을 채용 (지문 - ttyAMA0, 블루투스 - ttyS0)
• /boot/firmware/config.txt에서 다음과 같이 변경

enable_uart=1

dtoverlay=pi3-miniuart-bt

ttyS0와 ttyAMA0가 모두 사용 중

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블루투스 관련 이슈들

1. 트러블슈팅

• 문제 2. 왜 기기와 연결이 안 될까?
• 기기 스캔: scan on으로 해당 기기를 스캔
• 기기 페어링: pair를 한 뒤, 페어링할 기기에서 인증코드를 확인. 라즈베리파이에 띄워진 인증코드와 같다면 yes를 입력하여 페어링
• 기기 연결: connect를 하여 기기와 연결
1. 기기 신뢰를 하면 기기에서 라즈베리파이로 연결이 될 수도 있음

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출석 시스템 수정

2

수정된 시스템 소개

2. 출석 시스템 수정

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블루투스 페어링

2. 출석 시스템 수정

• 블루투스 연결은 페어링 하는 과정이 필요(보안 문제)
• 페어링은 ‘yes’를 입력하는 대화형 인터페이스 방식이라 스캔에 비해 복잡
• 따라서 대화식으로 처리하기 위해 기존에 쓰던 subprocess 말고, pexpect를 사용

expect(string): 출력에 해당 문자열이 뜰 때까지 대기

expect에 문자열 리스트를 넘겼을 경우, 매칭된 인덱스를 반환

(여기선 문자열을 하나만 넘겼기에 정상적인 경우 0을 반환)

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수정된 시스템 영상

2. 출석 시스템 수정

영상

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지문 데이터 암호화

3

암호화 개요

목차 3

• 기존 지문 데이터의 보안을 고려하여 지문 암호화를 실행
• 지문 등록 시 지문 특징점 데이터를 암호화하여 저장
• 특징점 데이터 (x) => 암호화된 데이터만 저장
• 비교 : 암호화한 데이터를 복호화하여 해당 강의의 2차 출석 대상의 지문과 비교

CBC MODE의 암호화/복호화 과정

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aes128

목차 3

대칭키 블록 암호화 알고리즘

• 고정 길이(128)의 데이터와 대칭키를 이용하여 암호화/복호화한다.
• 이전 블록에 의존하여 블록을 xor연산 후 결합
• CBC모드와 라운드 횟수로 속도와 보안성 보장

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aes128

목차 3

간단한 암호화 과정

• 데이터 => 128 bit의 배수로 맞추기 위해 padding 추가.
• 데이터를 128 bit 단위로 쪼개고 암호화 진행.
• iv: 초기화 벡터 를 이용하여 데이터와 xor연산.

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aes128

목차 3

간단한 암호화 과정

• subBytes -> shiftRows -> MixColumns -> AddRoundkey

subBytes 표

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aes128

목차 3

간단한 암호화 과정

• subBytes -> shiftRows -> MixColumns -> AddRoundkey

MixColumns-행렬곱

이전 행렬과 xor연산

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encryption.py

목차 3

init, encrypt,decrypt 함수

• init(self,key:bits)

128 고정 비트 길이의 키를 전달

• encrypt()

무작위 iv를 생성

->패딩 추가

->CBC모드로 암호화를 진행�->IV와 암호문을 함께

Base64로 인코딩하여 반환

class Encryption:

def __init__(self, key: bits):

self.key = key

​

def encrypt(self, data: str) -> str:

try:

iv = os.urandom(AES.block_size)

cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv)

padded_data = pad(data.encode(), AES.block_size)

ct_bytes = cipher.encrypt(padded_data)

return base64.b64encode(iv + ct_bytes)

decode('utf-8')

except (ValueError, KeyError) as e:

print(f"Encryption error: {e}")

return None

​

​

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encryption.py

목차 3

init, encrypt,decrypt 함수

​

class Encryption:

def __init__(self, key: bits):

self.key = key

​

def encrypt(self, data: str) -> str:

try:

iv = os.urandom(AES.block_size)

cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv)

padded_data = pad(data.encode(), AES.block_size)

ct_bytes = cipher.encrypt(padded_data)

return base64.b64encode(iv + ct_bytes)

decode('utf-8')

except (ValueError, KeyError) as e:

print(f"Encryption error: {e}")

return None

​

​

CBC

• 암호화 알고리즘 모드 중 하나
• 전 블록과 XOR연산을 통해 이전 암호문과 연산
• 첫번째 암호문은 IV(Initial Vector)가 암호문 대신 사용된다
• IV + data => result
• result와

​

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encryption.py

목차 3

-decrypt()함수

복호화 시 저장된 IV를 분리해서 사용�CBC 모드로 다시 원본 데이터 복원

​

def decrypt(self, encrypted: str) -> str:

try:

encrypted_data = base64.b64decode(encrypted.encode())

iv = encrypted_data[:AES.block_size]

ciphertext = encrypted_data[AES.block_size:]

cipher = AES.new(self.key, AES.MODE_CBC, iv)

decrypted_data = unpad(cipher.decrypt(ciphertext), AES.block_size)

return decrypted_data.decode()

except (ValueError, KeyError) as e:

print(f"Decryption error: {e}")

return None

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암호화/복호화 적용

목차 3

-fingerprint.py

encrypt()함수로 등록 / decrypt()로 비교

​

fingerprint_json = json.dumps(fingerprint_data)

encrypted_data = encrypt(fingerprint_json)

encrypted_template = result['fingerprint_template']

decrypted_json = decrypt(encrypted_template)

stored_fingerprint = json.loads(decrypted_json)

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알림 시스템 서버

4

서비스 개요 소개

4. 알림 시스템 서버

• 목표: 언제 어디서나 실시간 출석 확인과 알림이 가능한 출결 시스템 구축

​

• 구성 요소: 블루투스 스캔 -> DB 기록-> DB 기반 출결 알람 자동 전송

​

• 아키텍처 소개
• Frontend: 안드로이드 스튜디오
• Backend: FastAPI + MySQL

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아키텍처 흐름

4. 알림 시스템 서버

[학생 스마트폰] ←→ [라즈베리파이: 블루투스 스캔]

↓

[라즈베리파이] → 출석 API 호출 (FastAPI)

↓

[출결 DB(MySQL)] ← 출석 기록 저장

↓

[알림 모듈] → FCM으로 출석 알림 전송

​

​

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4. 알림 시스템 서버

• 서버 백엔드 서비스 구축
• 깃허브 연동

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DB연동

4. 알림 시스템 서버

DB_CONFIG = {

"host": "34.22.92.10",

"user": "teamuser",

"password": "******",

"database": "iamhere",

"charset": "utf8mb4"

}

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향후 계획

4. 알림 시스템 서버

• Android ↔ FastAPI 서버 연동
• FCM 연동을 통한 푸시 알림 기능 배포
• 모니터링 및 로깅 도입

완료한 항목

• 백엔드 서버 로직 구현 FastAPI
• MySQL 기반 데이터베이스 설계
• GCP서버 생성
• 백엔드 서버 GCP 배포
• 외부 DB연동 성공

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제공하는 서비스 및 향후계획

5

IAmHere로 제공하는 서비스

5. 제공하는 서비스

IAmHere?

​

학생들이 스마트폰에

설치해 블루투스와

지문인식을 통해 출석을

체크하는 Android 앱

​

현재 Figma를 통해

화면기획 및 UI/UX 설계 중

+ Android Studio로

개발 진행 중

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IAmHere로 제공하는 서비스

5. 제공하는 서비스

실시간 출석 현황 확인 기능

👆 학생들이 현재 듣고있는 강의에 대해

출석 현황을 한눈에 파악 가능

​

💬 현재 듣고있는 강의 표시

​

💬 (출석 완료 / 지각 / 결석) 3가지 분류

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IAmHere로 제공하는 서비스

5. 제공하는 서비스

월별 / 주별 출석 통계 기능

👆 월별로 출석 통계를 알 수 있음

​

💬 (출석 완료 / 지각 / 결석) 을

원형그래프로 표현, 직관적으로 알

수 있는 색상 사용

​

💬 학생 스스로 관리 가능

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IAmHere로 제공하는 서비스

5. 제공하는 서비스

출석 알림 기능

👆 수업 시작 전, 출석 완료 후 알림을

보내서 출석 여부를 바로 확인 가능

​

💬 수업 시작 전에 곧 어떤 과목을

들어야 하는지 알림을 보내서

지각하거나 결석하지 않도록 도움

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IAmHere로 제공하는 서비스

5. 제공하는 서비스

관리자 페이지

👆 관리자 페이지에서 교수님들이

학생들의 출석현황을 파악 가능

​

​

✌ 수동으로 학생 출석 상태를 변경 가능

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IAmHere의 향후 계획

향후 계획

​

현재

​

​

지문 데이터 암호화

​

알림 시스템 서버 수정

​

Figma를 통한 화면 구성 완료

​

Android Studio를 깃허브와 연동해 개발 중

​

​

IAmHere

CapstoneDesign

감사합니다.

끝