📶 Основы WiFi подключения и школьная инфраструктура

1📱 Телефон учителя → 📊 Данные с ESP32 в реальном времени
2💡 ESP32 мигает → 💻 На экране появляется: "Светодиод включен"
3🌡️ Датчик температуры → 📈 График на веб-странице обновляется

1📮 ОБЫЧНАЯ ПОЧТА          ↔    📶 WiFi СЕТЬ
2🏠 Ваш дом (адрес)        ↔    📱 Ваше устройство (IP)
3📪 Почтовый ящик          ↔    🌐 WiFi роутер
4🚚 Почтовая служба        ↔    🌍 Интернет
5🏢 Адрес получателя       ↔    💻 Сервер назначения

 1🏫 ЛОКАЛЬНАЯ СЕТЬ ШКОЛЫ = ШКОЛЬНЫЙ РАЙОН:
 2
 3🏠 Здания в районе:
 4- 💻 Компьютеры в классах
 5- 📱 Телефоны учителей и учеников
 6- 🤖 Наши ESP32
 7- 🖨️ Принтеры
 8- 📺 Интерактивные доски
 9
10🛣️ Внутренние дороги:
11- 📶 WiFi сигналы
12- 🔌 Ethernet кабели
13- 🌐 Школьный роутер (как мэрия района)
14
15🏛️ Адресная система:
16- Каждое устройство имеет адрес в районе (IP адрес)
17- 192.168.1.1 - адрес "мэрии" (роутера)
18- 192.168.1.100 - адрес компьютера в 5А классе
19- 192.168.1.234 - адрес нашего ESP32

 1🌍 ИНТЕРНЕТ = ВСЯ ПЛАНЕТА:
 2
 3🌏 Континенты и страны:
 4- 🇺🇸 Серверы Google в США
 5- 🇷🇺 Серверы Yandex в России  
 6- 🇰🇷 Серверы Samsung в Корее
 7
 8✈️ Международные дороги:
 9- 🌊 Подводные кабели между континентами
10- 📡 Спутниковые каналы связи
11- 🏗️ Интернет-провайдеры
12
13📮 Международная почта:
14- Ваше письмо из школы может дойти в любую точку мира
15- Данные с ESP32 могут попасть на сервер в другой стране
16- Но сначала они должны выйти из "школьного района"

 1📍 IP АДРЕС = ПОЧТОВЫЙ АДРЕС:
 2
 3🏠 ЛОКАЛЬНЫЙ АДРЕС (в школе):
 4192.168.1.234
 5│    │    │  │
 6│    │    │  └─ Номер квартиры (конкретное устройство)
 7│    │    └─── Номер дома (подсеть)
 8│    └──────── Номер улицы (школьная сеть)
 9└─────────────── Индекс района (частная сеть)
10
11🌍 ПУБЛИЧНЫЙ АДРЕС (в интернете):
128.8.8.8 (Google DNS)
1374.125.224.72 (YouTube)
1477.88.55.88 (Yandex)
15
16🎯 ПРАВИЛО:
17- 192.168.x.x - адреса ТОЛЬКО внутри локальной сети
18- Остальные - адреса в "большом" интернете

 1🗺️ КАРТОГРАФИЧЕСКАЯ ЭКСПЕДИЦИЯ:
 2
 3Задание 1: Найти IP адрес своего телефона/планшета
 4- Настройки → WiFi → [Наша сеть] → Детали
 5- IP адрес: _______________
 6- Маска подсети: __________
 7- Шлюз: __________________
 8
 9Задание 2: Проверить связь командой ping
10- ping 192.168.1.1 (роутер)
11- ping 8.8.8.8 (Google)
12- Какой быстрее отвечает? Почему?
13
14Задание 3: Определить количество устройств в сети
15- Сканируем диапазон 192.168.1.1-254
16- Сколько устройств нашли: ____
17- Что это могут быть за устройства?

 1🔗 ПУТЬ ДАННЫХ ОТ ДАТЧИКА ДО ЭКРАНА:
 2
 31️⃣ ESP32 (Датчик):
 4   🌡️ Считывает температуру: 23.5°C
 5   💾 Формирует JSON: {"temp": 23.5, "time": "15:12:07"}
 6
 72️⃣ WiFi передача:
 8   📶 ESP32 → Школьный роутер → LAN кабель
 9
103️⃣ Raspberry Pi (Школьный сервер):
11   💻 IP: 192.168.1.100
12   📊 Получает данные от всех ESP32
13   💾 Сохраняет в базу данных
14   🌐 Создает веб-страницы
15
164️⃣ Веб-интерфейс:
17   📱 Открываем браузер → 192.168.1.100
18   📈 Видим графики температуры в реальном времени
19   🎛️ Можем управлять светодиодами удаленно

 1🍓 НАША RASPBERRY PI - МОЗГ СИСТЕМЫ:
 2
 3🔧 Технические характеристики:
 4- Процессор: ARM Cortex-A72 1.5 ГГц
 5- Память: 4 ГБ RAM
 6- Операционная система: Raspberry Pi OS (Linux)
 7- IP адрес в школьной сети: 192.168.1.100
 8
 9📊 Установленное ПО:
10- 🐍 Python для обработки данных
11- 🗄️ SQLite база данных для хранения
12- 🌐 Flask веб-сервер для интерфейса
13- 📈 Chart.js для красивых графиков
14
15🎯 Функции:
16- Принимает данные от всех ESP32 в школе
17- Хранит историю измерений
18- Показывает данные в браузере
19- Позволяет управлять устройствами

 1💻 ВЕБ-ИНТЕРФЕЙС ШКОЛЬНОЙ IoT СИСТЕМЫ:
 2
 3📊 Главная страница (192.168.1.100):
 4┌─────────────────────────────────────┐
 5│ 🏫 ШКОЛЬНАЯ IoT СИСТЕМА            │
 6├─────────────────────────────────────┤
 7│ 🌡️ Температура 5А: 23.5°C          │
 8│ 💡 Светодиод 5Б: ВКЛ               │
 9│ 📊 Активных устройств: 12          │
10├─────────────────────────────────────┤
11│ 📈 [График температуры за день]    │
12│ 🎛️ [Кнопки управления]             │
13└─────────────────────────────────────┘
14
15🎮 Интерактивные элементы:
16- Кнопка "Включить светодиод" → команда на ESP32
17- График обновляется каждые 10 секунд
18- История данных за последний месяц

 1📡 HTTP - ПРОТОКОЛ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ:
 2
 3🗣️ Как это работает (аналогия с разговором):
 4ESP32: "Привет, сервер! У меня температура 23.5°C"
 5Сервер: "Понял, ESP32! Данные сохранены. Спасибо!"
 6
 7💻 Как это выглядит в коде:
 8ESP32 отправляет:
 9POST /api/temperature HTTP/1.1
10Content-Type: application/json
11{"device": "ESP32_5A", "temperature": 23.5, "timestamp": 1716825127}
12
13Сервер отвечает:
14HTTP/1.1 200 OK
15{"status": "success", "message": "Data received"}
16
17🎯 JSON - ФОРМАТ ДАННЫХ (как упаковка для письма):
18{
19  "устройство": "ESP32_класс_5А",
20  "температура": 23.5,
21  "влажность": 65,
22  "время": "2025-05-27 15:12:07"
23}

 1🔐 УЧЕТНЫЕ ДАННЫЕ ШКОЛЬНОЙ СЕТИ:
 2
 3📶 Имя сети (SSID): "School_IoT_2025"
 4🔑 Пароль: [Выдается учителем каждой команде]
 5🛡️ Тип шифрования: WPA2-PSK
 6📊 Канал: Автоматический выбор
 7
 8⚠️ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ:
 91. Пароль не записываем в открытом виде
102. Не передаем пароль другим классам
113. Сообщаем учителю о любых проблемах
124. Используем сеть только для обучения

 1// 📶 ПРОГРАММА ПОДКЛЮЧЕНИЯ К ШКОЛЬНОЙ WIFI
 2// Урок 9: WiFi подключение
 3
 4#include <WiFi.h>              // Библиотека для работы с WiFi
 5
 6// 🔐 Настройки сети (получены от учителя)
 7const char* ssid = "School_IoT_2025";
 8const char* password = "ваш_пароль_здесь";
 9
10// 🌐 Настройки школьного сервера
11const char* serverIP = "192.168.1.100";
12const int serverPort = 80;
13
14void setup() {
15  Serial.begin(9600);
16  Serial.println("🚀 Запуск системы WiFi подключения");
17  
18  // 📶 Начинаем подключение к WiFi
19  connectToWiFi();
20}
21
22void loop() {
23  // 🔍 Проверяем состояние подключения каждые 10 секунд
24  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
25    Serial.println("✅ WiFi подключен, все работает!");
26    printNetworkInfo();
27  } else {
28    Serial.println("❌ WiFi отключен, пытаемся переподключиться...");
29    connectToWiFi();
30  }
31  
32  delay(10000);  // Проверяем каждые 10 секунд
33}
34
35// 🔗 Функция подключения к WiFi
36void connectToWiFi() {
37  Serial.print("🔍 Поиск сети: ");
38  Serial.println(ssid);
39  
40  WiFi.begin(ssid, password);
41  
42  // ⏳ Ждем подключения (максимум 20 секунд)
43  int attempts = 0;
44  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED && attempts < 20) {
45    delay(1000);
46    Serial.print(".");
47    attempts++;
48  }
49  
50  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
51    Serial.println("\n🎉 УСПЕШНО ПОДКЛЮЧЕНЫ К WIFI!");
52    printNetworkInfo();
53  } else {
54    Serial.println("\n❌ Не удалось подключиться к WiFi");
55    Serial.println("🔧 Проверьте пароль и попробуйте снова");
56  }
57}
58
59// 📊 Функция вывода информации о сети
60void printNetworkInfo() {
61  Serial.println("📡 ИНФОРМАЦИЯ О ПОДКЛЮЧЕНИИ:");
62  Serial.print("🌐 IP адрес: ");
63  Serial.println(WiFi.localIP());
64  Serial.print("📶 Имя сети: ");
65  Serial.println(WiFi.SSID());
66  Serial.print("📊 Сила сигнала: ");
67  Serial.print(WiFi.RSSI());
68  Serial.println(" dBm");
69  Serial.print("🔧 MAC адрес: ");
70  Serial.println(WiFi.macAddress());
71  Serial.println("─────────────────────────");
72}

 1🚨 ДИАГНОСТИКА ПРОБЛЕМ WiFi:
 2
 3❌ Ошибка: "WiFi.status() != WL_CONNECTED"
 4🔍 Проверяем:
 51. Правильность пароля (регистр важен!)
 62. Имя сети написано точно
 73. ESP32 находится в зоне покрытия
 84. Сеть не перегружена (слишком много подключений)
 9
10❌ Ошибка: Получили IP, но нет интернета
11🔍 Проверяем:
121. ping 192.168.1.1 (роутер доступен?)
132. ping 8.8.8.8 (интернет работает?)
143. Настройки DNS корректны?
15
16❌ Ошибка: Постоянные переподключения
17🔍 Проверяем:
181. Качество WiFi сигнала (RSSI > -70 dBm)
192. Стабильность питания ESP32
203. Перегрев микроконтроллера
21
22🛠️ ИНСТРУМЕНТЫ ДИАГНОСТИКИ:
23- Serial Monitor для отладочных сообщений
24- WiFi.status() для проверки состояния
25- WiFi.RSSI() для измерения сигнала
26- ping для проверки связи

 1// 📊 РАСШИРЕННЫЙ МОНИТОРИНГ WiFi
 2void advancedNetworkMonitoring() {
 3  Serial.println("📊 ДЕТАЛЬНАЯ СТАТИСТИКА СЕТИ:");
 4  
 5  // 🌐 Основная информация
 6  Serial.printf("IP адрес: %s\n", WiFi.localIP().toString().c_str());
 7  Serial.printf("Маска подсети: %s\n", WiFi.subnetMask().toString().c_str());
 8  Serial.printf("Шлюз: %s\n", WiFi.gatewayIP().toString().c_str());
 9  Serial.printf("DNS: %s\n", WiFi.dnsIP().toString().c_str());
10  
11  // 📶 Качество сигнала
12  int rssi = WiFi.RSSI();
13  Serial.printf("Сила сигнала: %d dBm ", rssi);
14  if (rssi > -50) Serial.println("(Отлично)");
15  else if (rssi > -60) Serial.println("(Хорошо)");
16  else if (rssi > -70) Serial.println("(Удовлетворительно)");
17  else Serial.println("(Плохо)");
18  
19  // ⏱️ Время подключения
20  Serial.printf("Время в сети: %lu секунд\n", millis()/1000);
21  
22  // 🔧 Техническая информация
23  Serial.printf("Канал WiFi: %d\n", WiFi.channel());
24  Serial.printf("MAC адрес: %s\n", WiFi.macAddress().c_str());
25  
26  Serial.println("═══════════════════════════════════");
27}

 1⚠️ СЕТЕВЫЕ УГРОЗЫ (адаптировано для школьников):
 2
 3🕵️ "Подслушивание" данных:
 4- Кто-то может "перехватить" ваши сообщения в сети
 5- Как подслушивание разговора в коридоре
 6- Защита: шифрование (WPA2/WPA3)
 7
 8🎭 "Самозванцы":
 9- Поддельные WiFi сети с похожими именами
10- "School_WiFi" вместо "School_IoT_2025"
11- Защита: подключаемся только к проверенным сетям
12
13🚪 "Незваные гости":
14- Попытки подключиться к нашим устройствам
15- Как кто-то пытается открыть дверь в ваш дом
16- Защита: пароли и правильная настройка
17
18📊 "Кража данных":
19- Получение доступа к нашим измерениям
20- Хотя наши данные (температура) не секретны
21- Но принцип защиты важен для будущего

 1✅ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ В СЕТИ:
 2
 31️⃣ ПАРОЛИ:
 4- Никогда не говорите пароль посторонним
 5- Не записывайте пароль на видном месте
 6- Используйте разные пароли для разных целей
 7
 82️⃣ СЕТИ:
 9- Подключайтесь только к известным сетям
10- Спрашивайте учителя при сомнениях
11- Не подключайтесь к открытым сетям без разрешения
12
133️⃣ ДАННЫЕ:
14- Не передавайте личную информацию
15- Наши IoT данные (температура) безопасны
16- Но личные фото, адреса - НЕТ!
17
184️⃣ УСТРОЙСТВА:
19- Не оставляйте устройства без присмотра
20- Выключайте WiFi, когда не используете
21- Сообщайте о подозрительной активности
22
235️⃣ ПРОГРАММЫ:
24- Используйте только проверенный код
25- Не скачивайте программы из непроверенных источников
26- Всегда проверяйте код с учителем

 1// 🛡️ ФУНКЦИИ БЕЗОПАСНОСТИ ДЛЯ ESP32
 2
 3// 🕐 Проверка времени подключения
 4void checkConnectionSecurity() {
 5  static unsigned long lastCheck = 0;
 6  static int suspiciousActivity = 0;
 7  
 8  if (millis() - lastCheck > 60000) {  // Проверяем каждую минуту
 9    lastCheck = millis();
10    
11    // 📊 Анализируем силу сигнала
12    int rssi = WiFi.RSSI();
13    if (rssi < -80) {
14      Serial.println("⚠️ Слабый сигнал - возможные проблемы безопасности");
15      suspiciousActivity++;
16    }
17    
18    // 🔍 Проверяем стабильность соединения
19    if (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
20      Serial.println("⚠️ Потеря соединения - проверяем причину");
21      suspiciousActivity++;
22    }
23    
24    // 🚨 Если много подозрительной активности
25    if (suspiciousActivity > 5) {
26      Serial.println("🚨 ВНИМАНИЕ! Обнаружена подозрительная активность!");
27      Serial.println("📞 Сообщите учителю!");
28      suspiciousActivity = 0;  // Сбрасываем счетчик
29    }
30  }
31}
32
33// 🔐 Функция проверки подлинности сети
34bool isNetworkAuthentic() {
35  String currentSSID = WiFi.SSID();
36  String expectedSSID = "School_IoT_2025";
37  
38  if (currentSSID != expectedSSID) {
39    Serial.println("🚨 ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Подключены к неправильной сети!");
40    Serial.printf("Ожидалось: %s\n", expectedSSID.c_str());
41    Serial.printf("Фактически: %s\n", currentSSID.c_str());
42    return false;
43  }
44  return true;
45}

 1📍 АНАЛИЗИРУЕМ НАШ IP АДРЕС:
 2
 3Пример полученного адреса: 192.168.1.157
 4
 5🔍 Разбираем по частям:
 6192.168.1.xxx - диапазон нашей школьной сети
 7         .157 - уникальный номер нашего ESP32
 8
 9📊 Дополнительная информация:
10Маска подсети: 255.255.255.0
11├─ Означает: в нашей сети может быть 254 устройства
12└─ Адреса: 192.168.1.1 - 192.168.1.254
13
14Шлюз: 192.168.1.1
15├─ Это наш школьный роутер
16└─ Через него мы попадаем в интернет
17
18DNS: 192.168.1.1
19├─ Сервер имен
20└─ Превращает имена (google.com) в IP (8.8.8.8)

 1// 📤 ОТПРАВКА ПЕРВОГО СООБЩЕНИЯ НА СЕРВЕР
 2#include <HTTPClient.h>
 3
 4void sendFirstMessage() {
 5  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
 6    HTTPClient http;
 7    
 8    // 🌐 Адрес нашего школьного сервера
 9    String serverURL = "http://192.168.1.100/api/hello";
10    
11    http.begin(serverURL);
12    http.addHeader("Content-Type", "application/json");
13    
14    // 📝 Формируем приветственное сообщение
15    String message = "{";
16    message += "\"device\":\"ESP32_" + WiFi.macAddress() + "\",";
17    message += "\"message\":\"Привет от ESP32!\",";
18    message += "\"ip\":\"" + WiFi.localIP().toString() + "\",";
19    message += "\"time\":\"" + String(millis()) + "\"";
20    message += "}";
21    
22    Serial.println("📤 Отправляем первое сообщение:");
23    Serial.println(message);
24    
25    // 🚀 Отправляем POST запрос
26    int responseCode = http.POST(message);
27    
28    // 📨 Анализируем ответ
29    if (responseCode == 200) {
30      String response = http.getString();
31      Serial.println("✅ Сервер ответил:");
32      Serial.println(response);
33    } else {
34      Serial.printf("❌ Ошибка: код %d\n", responseCode);
35    }
36    
37    http.end();
38  }
39}

 1// ✅ КОМПЛЕКСНАЯ ПРОВЕРКА ГОТОВНОСТИ
 2void systemReadinessCheck() {
 3  Serial.println("🔍 ПРОВЕРКА ГОТОВНОСТИ СИСТЕМЫ:");
 4  Serial.println("═══════════════════════════════════");
 5  
 6  // 1️⃣ Проверка WiFi подключения
 7  if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
 8    Serial.println("✅ WiFi: Подключен");
 9    Serial.printf("   IP: %s\n", WiFi.localIP().toString().c_str());
10  } else {
11    Serial.println("❌ WiFi: Не подключен");
12    return;
13  }
14  
15  // 2️⃣ Проверка доступности роутера
16  if (pingHost(WiFi.gatewayIP())) {
17    Serial.println("✅ Роутер: Доступен");
18  } else {
19    Serial.println("❌ Роутер: Недоступен");
20  }
21  
22  // 3️⃣ Проверка доступности школьного сервера
23  if (pingHost(IPAddress(192, 168, 1, 100))) {
24    Serial.println("✅ Школьный сервер: Доступен");
25  } else {
26    Serial.println("❌ Школьный сервер: Недоступен");
27  }
28  
29  // 4️⃣ Проверка интернета
30  if (pingHost(IPAddress(8, 8, 8, 8))) {
31    Serial.println("✅ Интернет: Доступен");
32  } else {
33    Serial.println("❌ Интернет: Недоступен");
34  }
35  
36  Serial.println("═══════════════════════════════════");
37  Serial.println("🎉 Система готова к работе!");
38}
39
40// 🏓 Простая функция ping
41bool pingHost(IPAddress host) {
42  // Упрощенная проверка доступности
43  WiFiClient client;
44  return client.connect(host, 80);
45}

 1🆔 СЕТЕВОЙ ПАСПОРТ ESP32
 2Команда: _________________ Дата: 2025-05-27
 3
 4🤖 ЛИЧНЫЕ ДАННЫЕ УСТРОЙСТВА:
 5Имя устройства: ESP32_[название_команды]
 6MAC адрес: __:__:__:__:__:__
 7Серийный номер чипа: _________________
 8
 9🌐 СЕТЕВЫЕ ДАННЫЕ:
10IP адрес: 192.168.1.___
11Маска подсети: 255.255.255.0
12Шлюз по умолчанию: 192.168.1.1
13DNS сервер: 192.168.1.1
14
15📊 КАЧЕСТВО СОЕДИНЕНИЯ:
16Сила сигнала: _____ dBm (Отлично/Хорошо/Плохо)
17Канал WiFi: _____
18Время подключения: _____ секунд
19Стабильность: _____ % (без отключений)
20
21🎯 НАЗНАЧЕНИЕ В СЕТИ:
22Основная функция: _____________________
23Какие данные отправляет: ______________
24Как часто: ____________________________
25
26🛡️ НАСТРОЙКИ БЕЗОПАСНОСТИ:
27□ Подключен к защищенной сети (WPA2)
28□ Использует безопасные протоколы
29□ Не передает личную информацию
30□ Мониторинг подозрительной активности
31
32🎨 УНИКАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ:
33Что особенного в нашем ESP32: _________
34________________________________
35
36📊 СТАТИСТИКА РАБОТЫ:
37Успешных подключений: _____
38Отправленных сообщений: _____
39Полученных команд: _____
40
41✅ ПРОВЕРКИ:
42□ Ping роутера успешен
43□ Ping сервера успешен  
44□ Ping интернета успешен
45□ Отправка данных работает
46□ Получение команд работает
47
48🖼️ QR-КОД УСТРОЙСТВА:
49[Место для QR-кода с основной информацией]
50
51🖊️ Подпись ответственного: _______________

1❓ ПОКАЖИ НА ПАЛЬЦАХ:
21. Сколько устройств может быть в сети 192.168.1.x? (показать 2-5-4)
32. Какая часть IP адреса уникальна для каждого устройства? (показать последнюю)
43. Через что ESP32 попадает в интернет? (показать на роутер)
54. Что защищает наши данные? (показать "замок" руками)

 1📶 УРОВЕНЬ СЕТЕВОЙ ПОДГОТОВКИ:
 2
 3🏆 Мастер сетей (100%):
 4"Понимаю архитектуру, настроил ESP32, могу диагностировать проблемы"
 5
 6🥇 Сетевой техник (75%):  
 7"Подключил ESP32, понимаю IP адреса, знаю основы безопасности"
 8
 9🥈 Пользователь WiFi (50%):
10"Умею подключаться к WiFi, понимаю разницу между локальной сетью и интернетом"
11
12🥉 Новичок (25%):
13"Знаю, что такое WiFi и IP адрес"
14
15Поднимите руку на уровне вашей готовности!

 1📔 МОЙ ДНЕВНИК СЕТЕВОГО ИНЖЕНЕРА - УРОК 9
 2
 3🌐 ГЛАВНЫЕ ОТКРЫТИЯ:
 4- Мой IP адрес в школе: 192.168.1.___
 5- Разница между локальной сетью и интернетом: ___________
 6- Что такое роутер: _________________________________
 7
 8📡 МОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ:
 9Сила сигнала: _____ dBm
10Время подключения: _____ секунд
11Количество попыток: _____
12Главная проблема: _____________________
13
14🛡️ БЕЗОПАСНОСТЬ:
15Какие правила я запомнил: _________________________
16Почему нельзя подключаться к любой сети: ___________
17Что защищает WPA2: ________________________________
18
19🏠 ДОМАШНЯЯ СЕТЬ:
20IP роутера дома: _____________
21Количество устройств: _____
22Самое интересное устройство: ______________________
23
24💡 ИДЕИ ДЛЯ ПРОЕКТОВ:
251. ____________________________________________
262. ____________________________________________
273. ____________________________________________