슬기로운 IT활용

 개인정보보호법의 안전성 확보 조치에 따라 국.공립 사립대학은 웹서비스에 SSL 인증서 도입이 의무화되어 있다. 우리학교에서도 이에 따라 행정전자서명인증센터로부터 발급받은 SSL 인증서를 웹서버에 적용하고 있는데, 최근 Node.js 기반으로 개발된 웹서비스에 적용이 필요해졌다. 일명 G-SSL이라고도 하는 행정안전부 보안서버인증서(GPKI)는 싱글 도메인, 와일드카드(*) 도메인, 멀티 도메인을 지원하며 Apache HTTPd용과 IIS용, Tomcat용 포맷을 별도로 지원하고 있다.  여담으로 G-SSL 인증서는 최신 웹브라우저와 모바일용 브라우저를 지원하지 못하는 등 문제가 많아서 행정망 업무시스템으로 발급을 제한하였다. 2019년 6뤌 이후부터 대학은 발급대상에서 제외되었으며 기존 발급된 인증서의 유효기간 만료일까지만 사용이 가능하도록 해서 민간 SSL 인증서로 전환을 강제하고 있다.  G-SSL 인증서는 2015년에 웹트러스트 국제인증을 획득하여, 최상위(Root) CA 역할을 하는 행정안전부 보안서버인증(GPKI)과 하위(sub) CA 기관인 교육부 보안서버인증(EPKI)을 통해 대학기관의 인증을 처리하는 구조이다. 그렇기 때문에 G-SSL 인증서의 경우 인증서 소유자(대학)로부터 트러스트의 체인이 시작되는 Root CA까지 인증 경로라고도 하는 인증서 체인을 위해 Root CA 행정안전부(GPKI) 인증서 및 교육부 CA (EPKI) 인증서를 모두 등록해야 한다.  위의 2가지 인증서는 대학의 경우 교육부 행정전자서명인증센터 자료실을 통해 내려받으면 된다.  Node.js는 http 대신 https 클래스를 이용하며, 실제 서비스에서는 비동기 구현이 필요하겠으나, 인증서 체인의 동작만 확인할 목적이므로 간단히 동기방식으로 코드를 작성했다.

준비물: NodeMCU 개발보드 1개, OLED SSD1306 디스플레이 1개, micro-USB 케이블 1개, 브레스보드 그림 1. 준비물 개발환경 아두이노 스케치 1.8.9 Wire 라이브러리 https://www.arduino.cc/en/reference/wire ESP8266 OLED SSD1306 라이브러리    https://github.com/ThingPulse/esp8266-oled-ssd1306 I2C란 I2C 버스는 80년대 초반에 저속의 부품들을 연결하기 위한 목적으로 필립스에서 개발한 직렬버스이다. "Inter IC"라고도 하며, IIC, I2C 버스라고도 한다. I2C 통신은 다음과 같은 특징들을 갖는다. SDA, SCL 등 2개의 통신선만 사용하므로 구성이 간단하다. 마스터-슬레이브 관계로 연결하여 1:n 연결이 가능하다. 슬레이브는 고유의 주소로 구분한다. 통신 최대속도는 100Kbit/s이며, Fast mode(400Kbit/s), High speed mode(3.4Mbit/s)도 지원한다. 실습내용 아두이노의 경우 디폴트로 SDA와 SCL을 위해 GPIO4 핀과 GPIO5 핀이 지정되어 있지만, ESP8266의 경우 소프트웨어적인 방식으로 구현되어 있기 때문에 임의의 핀을 이용할 수 있다. 여기서는 D1(GPIO5), D2(GPIO4)핀을 SCL과 SDA로 지정했다. ESP8266은 마스터로 동작하며 OLED 디스플레이는 슬레이브로 동작한다. Wire 라이브러리 ESP8266(마스터)에서 OLED 디스플레이(슬레이브)로의 데이터 전송은 먼저 버퍼를 준비하고, 버퍼에 데이터를 기록한 후 버퍼의 내용을 전달하는 3단계로 진행된다. 멤버 함수들을 사용하기 위해 우선 헤더 파일을 추가한다. #include <Wire.h> 초기화 void begin(int sda, int scl) sda: SDA(Serial data) 핀 번호 scl: SCL(Serial clock) 핀 번호 데이터...

ESP-12F와 2개의 FTDI를 UART0과 UART2에 연결 ESP8266은 3개의 UART 포트를 제공한다. UART0과 UART2는 같은 Serial 클래스에서 관리하므로 동시 사용이 불가능하므로 교대로 사용해야 한다. UART1은 Serial1 클래스에서 관리하므로 동시 사용이 가능하지만 출력 전용이기 때문에 TX만 정의되어 있다. UART0 UART1 UART2 RX GPIO3(RX) - GPIO13 TX GPIO1(TX) GPIO2 GPIO15 아두이노 클래스 Serial Serial1 Serial 비고 UART2와 동일한 클래스를 통해 관리됨 메시지 수신을 위한 RX는 정의되어 있지 않음 UART0와 동일한 클래스를 통해 관리됨 UART0과 UART2는 동시 사용이 불가능하므로 한 번에 하나의 포트만 사용하도록 Serial 클래스의 swap() 멤버함수를 사용한다. NodeMCU와 USB-UART 연결 NodeMCU는 ESP-12E 개발보드가 사용되었으며, micro-USB 포트를 제공한다. micro-USB 포트는 UART0 포트를 사용하며, RX(GPIO3)와 TX(GPIO1) 핀을 공유한다. USB-UART 연결 장치를 UART2 포트에 연결하기 위해 D7(GPIO13)과 D8(GPIO15) 핀에 연결했다. NodeMCU는 UART0 포트를 이용하여 Ardino의 시리얼 모니터로 출력을 보내며, UART2 포트의 출력은 별도의 터미널프로그램으로 접속하여 출력을 모니터했다.

프로그램 소스 코드와 같이 구문 강조(code highlight) 기능이 필요한 코드를 블로그에 끼워넣기(embeded)하기 위해서는 페이스트빈(pastebin)이라는 서비스가 필요하다. 대표적인 페이스트빈 서비스로는 자바스크립트 기반의 SyntaxHighlighter 가 있으며, 이 밖에도 'code highlight'나 'syntax highlight'라는 검색어로 구글링해보면 다양한 프로그래밍 언어로 구현된 온라인 서비스와 SyntaxHighlight와 같이 블로그 소스내에 끼워 넣을 수 있는 소스로 제공되는 페이스트빈 서비스를 찾을 수 있다. 여기서는 깃허브 에서 제공하는 페이스빈 서비스인 Gist 를 이용하여 블로그에 소스 코드를 끼워 넣는 방법을 알아보겠다. 우선 깃허브 를 가입하고 계정을 생성한다. 그리고 Gist 로 접속하여 파일을 생성하면 끝! 참고.  https://help.github.com/en/articles/creating-gists 먼저 확장자를 포함한 파일 이름를 입력한다. 본문에 소스를 입력한 뒤에 gist를 생성한다. 이때 secret과 public을 구분하여 만들 수 있는데 public은 외부의 검색을 허용한다는 정도만 이해하면 된다. Github의 private와 public 저장소의 차이와 비슷. 우측 상단에 끼워넣기(embed)를 위한 복사 기능이 있으므로 복사한 후 블로그 소스에 <script> 블럭을 끼워 넣으면 완료. 이 기능은 HTML 코드 편집을 지원하는 블로그에만 가능하며 HTML 코드 편집을 지원하지 않을 경우 Color Scripter 와 같은 온라인 페이스트빈 서비스를 이용하면 된다.

 Espressif社의 ESP8266 마이크로컨트롤러는 Arduino 보드에 사용된 AVR 마이크로컨트롤러와 같은 종류이다. 가장 큰 장점은 WiFi 통신이 가능하며, 별도의 추가적인 하드웨어 없이 펌웨어만으로 WiFi 클라이언트와 Access Point 기능을 제공한다는 점이다. 최근 중요한 이슈로 자리잡은 사물인터넷(IoT)을 구현하는데 더없이 좋은 마이크로컨트롤러라 할 수 있다. 게다가 저렴한 가격은 덤! (8,000 ~ 10,000원 정도이니 Arduino UNO 호환보드 가격이다.)  HUZZAH 보드의 특징을 간단히 살펴보면 다음과 같다. Adafruit HUZZAH ESP8266 ESP8266 칩(64KB RAM, 96KB data RAM, 4MB QIO FLASH) 리셋 버튼 프로그램을 업로드하는데 필요한 부트로딩 모드로 전환하기 위한 버튼 프로그래밍 가능한 RED UART 통신 기능 Analog 입력 1개 (최대 1V) GPIO 핀 9개 (3.3V), I2C와 SPI 이용 가능  프로그래밍을 위해 FTDI 연결이 필요하다. 프로그래밍은 Arduino IDE를 사용할 수 있으며, Arduino와 같이 C/C++ 코드를 이용하여 개발이 가능하다. 참고로 Epressif社의 ESP8266 개발보드인 NodeMCU는 루아(LUA)라는 프로그래밍언어를 기본 제공한다. Adafruit社의 HUZZAH 보드는 기본적으로 핀헤더 없이 반제품으로 판매되며 필요에 따라 핀헤더를 직접 납땜해서 부착해야한다. 핀헤더 및 USB 포트를 기본제공하는 개발보드 형태의 제품을 별도로 판매하고 있다. Arduino IDE를 이용하여 프로그래밍을 하기 위해서는 우선 라이브러리에 ESP8266 보드를 추가해야 한다. Arduino IDE에 ESP8266 애드온 설치하기 1. 환경설정에서 "추가적인 보드 매니저 URLs"에 다음 URL을 입력한다. http://arduino.esp8266.com/sta...

가변저항(potentionmeter)는 임의 값으로 저항값의 조절이 가능한 부품이다. 이번에는 가변저항과 발광다이오드를 회로로 구성하여 동작을 테스트해보고, 이를 아두이노 UNO 보드의 아날로그 핀과 PWM 핀을 이용하여 동일한 회로구성을 해보겠다. 아두이노는 0 ~ 1023 범위의 값을 읽을 수 있는 6개의 아날로그 핀과 0 ~ 255 범위의 아날로그 값을 출력할 수 있는 6개의 PWM 핀을 가지고 있다. 여기서는 가변저항을 아날로그 핀에 연결하고 발광다이오드를 PWM 핀에 연결하여 가변저항의 동작 특성과 아두이노의 아날로그 값 처리 방법을 살펴볼 것이다. 준비물: 아두이노 UNO, 가변저항(10K) 1개, 발광다이오드(LED) 1개, 저항(220Ω) 1개, 브레스보드, 브레스보드 전원공급기, 점퍼와이어 왼쪽부터 시계방향으로 가변저항용 노브, 가변저항, 브레스보드와 브레스보드 전원공급기, 고정저항, 발광다이오드 아두이노 UNO 실습 영상에서는 첫 번째로 가변저항과 발광다이오드만을 연결한 회로와 두 번째로 아두이노를 이용한 회로를 동작시키기고 이때 입력값을 시리얼모니터로 표시한다. 아두이노 소스: // PWM 9번 핀 등록 int ledPin = 9; void setup() { // 시리얼모니터 9600baud 설정 Serial.begin(9600); // 9번 핀 출력 지정 pinMode(ledPin, OUTPUT); } void loop() { // A1 핀으로부터 아날로그 값을 읽어들임 int sensorValue = analogRead(A1); // 시리얼모니터에 아날로그 값 출력 (0 ~ 1023) Serial.println(sensorValue); // PWM 값 출력 (0 ~ 255) analogWrite(ledPin, sensorValue / 4); delay(1); }

PM2008 센서 값을 표시하는 가장 기본적인 예제이다. 디바이스마트 51호 기사의 4 LED 예제를 3 LED로 수정했다. PM2008 센서는 PM1.0과 PM2.5, 그리고 PM10 미세먼지 측정값을 출력한다. 환경부 기준은 PM2.5(초미세먼지 크기 2.5㎛이하인 먼지) 년간 평균치 15㎍/㎥이하, 24시간 평균치 35㎍/㎥이하이고 PM10(미세먼지 크기 10㎛이하인 먼지)은 년간 평균치 50㎍/㎥이하, 24시간 평균치 100㎍/㎥이하로 정하고 있다. 여기서는 PM1.0과 PM2.5는 15이하이면 좋음(초록), 15초과 ~ 35이하이면 보통(노랑), 35초과이면 나쁨(빨강)으로, PM10은 50이하이면 좋음(초록), 50초과 100이하이면 보통(노랑), 100초과이면 나쁨(빨강)으로 표시하게 했다. 실제로 유의미한 값을 표시하기 위해서는 최소한 24시간 평균값을 표시하도록 해야 할 것 같다. #include <pm2008_i2c.h> PM2008_I2C pm2008_i2c; void setup() { pm2008_i2c.begin(); Serial.begin(9600); pm2008_i2c.command(); delay(1000); pinMode(3, OUTPUT); pinMode(4, OUTPUT); pinMode(5, OUTPUT); } void loop() { uint8_t ret = pm2008_i2c.read(); uint8_t pm1p0_grade = 0; uint8_t pm2p5_grade = 0; uint8_t pm10_grade = 0; uint8_t total_grade = 0; if (ret == 0) { // PM 1.0 if (pm2008_i2c.pm1p0_grimm < 16) { pm1p0_grade = 1; } else if (pm2008_i2c.pm1p0_grimm < 35) { ...

온습도계를 달아봤으니 이참에 미세먼지까지 한꺼번에 표시되도록 기능을 추가해보기로 했다. 마침 아두이노 전용 쉴드까지 제공하는 미세먼지 센서가 눈에 띄길래 일단 구매를 해봤다. 배송받은 센서는 거의 완제품에 가깝게 제작되었다. 다만 아쉬운 점은 아두이노 전용 쉴드의 마감이 좀 지분하다는 느낌을 받았는데, 후처리에 신경을 더 써주는 센스가 부족한 듯. PC2008 미세먼지 센서 아두이노 우노 전용 PM2008 쉴드  부착한 상태는 핀 위치도 잘 맞고 비교적 깔끔한 느낌이다. 쉴드 덕분에 지저분한 배선이 줄어들어 다른 센서들을 붙이기에도 좋을 것 같다. 쉴드와 일체형으로 제작하지 않은 건 라즈베리 파이와 같은 다른 마이크로칩 보드용의 쉴드 제작을 염두에 둔 듯하다. Arduino UNO에 장착한 모습 센서의 작동 테스트를 위해 PM2008 I2C 라이브러리를 추가하여 샘플코드를 실행시켜봤다. 성공적을 테스트를 완료. 이제 공부가 남았을 뿐. Arduino library PM2008 I2C 설치

사용부품: Arduino UNO 호환보드, DH-22 온습도 센서, 캐릭터 LCD(16x2글자), Potentionmeter 아두이노 온습도계 AM2302 DH-22 온습도센서는 다음과 같이 3개의 핀을 사용한다. Pin 1. Vcc (전원 3.3~ 5.5V) Pin 2. GND (접지) Pin 3. DOUT (데이터 송신, SDA핀 연결) 온습도 센서의 데이터 수신을 위해 DOUT 핀은 아두이노의 D2 핀에 연결했고, 전원과 DOUT을 10㏀ 풀업 저항을 달아 연결했다. 부품 구성도 LCD는 웹사이트의 카달로그로 보기에는 백색 LED 백라이트가 멋있게 보여 구매를 했는데, 가독성면에서는 옐로우-그린 LED가 더 나을 것 같기도 하다. 아두이도는 기본적으로 LCD의 D4 ~ D7까지의 핀으로 4bit 통신을 한다. D2 핀은 밝기 조절을 위해 가변저항의 가운데 핀과 연결했다. 백라이트 전원은 220Ω 저항을 달았다. 온습도 정보를 수집하여 LCD에 출력하기 위한 아두이노 소스는 다음과 같다. 소스코드:  https://github.com/Jeongsam/arduino-DH22-LCD1602 #include <adafruit_sensor.h=""> #include <liquidcrystal.h=""> #include <dht.h=""> #include <dht_u.h=""> /** * 현재 온습도를 디스플레이하기 * DHT22(AMS2302)로부터 데이터를 받아 LCD16x2 디스플레이에 표시 */ // 온습도 센서 설정 #define DHTPIN 2 // 온습도 데이터 연결 핀 번호 #define DHTTYPE DHT22 // AMS2302 DHT_Unified dht(DHTPIN, DHTTYPE); uint32_t d...

Raspberry Pi 3 B+에서 Grafana와 Prometheus 설치하기 Grafana는 오픈소스 기반의 강력한 대시보드 플랫폼이다. 서버나 임베디드 장비의 운영상태 등을 Prometheus, ElasticSearch와 같은 data source를 플러그인 방식으로 연결해서 다양한 그래픽 요소로 나타낸다. 여기서는 대표적인 오픈소스 모니터링 솔루션인 Prometheus를 이용하여 요즘 메이커들 사이에 사물인터넷의 주요 디바이스로 자리매김하고 있는 라즈베리 파이의 운영상태를 모니터링 해보기로 하겠다. [그림.1] 라즈베리 파이 3 B+ [그림.2] 운영 중인 라즈베리 파이 3 B+ 라즈베리 파이는 영국의 라즈베리 파이 재단에서 학교와 개발도상국에서의 기초 컴퓨터 과학 교육 증진을 목표로 제작한 초소형 PC이다. 메인보드에 내장된 GPIO핀을 이용하여 다양한 센서모듈을 조합하여 메이커들에게는 사물인터넷의 핵심 기기로 각광받고 있다. 서버나 사물인터넷 허브와 같이 중단없이 장시간 운영되는 장비의 경우 안정적인 운영을 위해 실시간 서비스 모니터링이 필수적인데, Prometheus를 이용하면 다양한 정보를 수집하여 로그를 저장하고 이를 Grafana와 연동하여 세련된 그래픽 환경으로 운영이 가능하다. 게다가 오픈소스로 제공되기 때문에 설치와 운영 등 기술 비용(!)을 제외하면 소프트웨어 라이선스 비용은 무료이다. (제발, 소프트웨어 라이선스가 무료라고 모든게 공짜라는 생각은 버리자!) [그림.3] Prometheus Architecture Prometheus는 그림과 같이 Prometheus 서버가 외부의 export node들로부터 metric을 pulling 방식으로 수집하고, 이를 Grafaana 등을 이용해 시각화한다. 구조는 좀 복잡해 보이지만 이 글에서 구현해 볼 모니터링 툴을 간단히 설명하면, 1. node exporter - 모니터링할 기기의 메트릭(정보)을 제공 2. prometheus - 노드들로부...