Der Einsatz von Mikrocontrollern in der digitalen Welt eröffnet zahlreiche Möglichkeiten, Prozesse zu optimieren und neue Lösungen mit hoher Zuverlässigkeit und Sicherheit zu schaffen. Besonders der ESP32 – ein leistungsfähiger und vielseitiger Mikrocontroller – steht im Mittelpunkt moderner Innovationen, die in verschiedensten Bereichen Anwendung finden. Eine bemerkenswerte Entwicklung ist die Fähigkeit eines ESP32-Systems, vollständig offline einen neu generierten QR-Code alle 30 Sekunden auszugeben, der dabei nicht nur einfache Informationen, sondern verschlüsselte Standort- und Identitätsdaten beinhaltet. Diese Technologie adressiert ein wachsendes Bedürfnis in der digitalen Zeit: die sichere, manipulationsresistente und gleichzeitig datenschutzfreundliche Erfassung von Anwesenheits- und Standortdaten. Klassische Ansätze für derartige Einsatzgebiete verlangen häufig eine Online-Verbindung, um Zeitstempel, Standort oder Identifikationsmerkmale zu validieren.
Das vorgestellte System bricht mit diesem Paradigma, indem es zur Zeitsynchronisation ein GPS-Modul nutzt und so eine autonome, offline-fähige Lösung schafft. Die zugrunde liegende Hardware besteht aus dem ESP32-Mikrocontroller, der dank seiner hohen Rechenleistung, integriertem WLAN sowie Bluetooth und vielfältigen Ein- und Ausgängen perfekt für anspruchsvolle Anwendungen ist. Ergänzt wird das System durch ein GPS-Modul, welches präzise Zeit- und Standortdaten liefert und die Erzeugung zeitlich synchronisierter QR-Codes ermöglicht. Dadurch ist das Gerät in der Lage, alle 30 Sekunden einen neuen, individuellen QR-Code zu generieren, der sowohl geografische Daten als auch eine TOTP-basierte (Time-based One-Time Password) Verschlüsselung beinhaltet. Diese Kombination schafft einen hohen Grad an Sicherheit gegenüber Manipulationen oder Betrugsversuchen.
Der Vorteil einer lokal operierenden Hardwarelösungen liegt klar auf der Hand: unabhängig von Netzverbindungen und Cloud-Diensten können somit sensible Informationen direkt vor Ort erfasst und verschlüsselt dargestellt werden. Gerade in Einsatzbereichen wie Veranstaltungsmanagement, Zutrittskontrollen, Mitarbeitereinsatznachweisen oder Objektsicherungen ist eine solche Technologie von enormem Mehrwert. Betreiber profitieren von einer einfachen Integration, hoher Datensicherheit und gleichzeitig niedrigem Verwaltungsaufwand. Das Backend des Systems ist in Python mit dem Flask-Framework realisiert und stellt eine skalierbare API bereit, die Logdaten, Geräteinformationen und Validierungsversuche in einer SQLite-Datenbank speichert. So wird es möglich, die an den QR-Codes erfassten Informationen zentral auszuwerten und mit einer interaktiven Karte, die auf Leaflet.
js basiert, die genauen Positionen der eingesetzten Geräte sowie ihre Historie nachvollziehbar darzustellen. Diese Kombination aus hardware- und softwareseitiger Lösung schafft eine transparente Umgebung für verifizierte Nachweise und unterstützt eine langfristige Datenanalyse. Die verschlüsselten QR-Codes nutzen den AES-256-Standard, einer der sichersten symmetrischen Verschlüsselungsverfahren, um die Daten vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Dies ist besonders wichtig, wenn personenbezogene oder sicherheitsrelevante Informationen auf den Codes übertragen werden. Zusätzlich sorgt das TOTP-Verfahren dafür, dass jeder QR-Code nur für eine kurze Dauer gültig ist und sich dadurch das Risiko von Duplikaten und Fälschungen drastisch reduziert.
Ein weiterer Faktor, der für diese Lösung spricht, ist die einfache Erweiterbarkeit und Anpassbarkeit des ESP32-Codes, der in der Arduino IDE oder unter PlatformIO programmiert wird. Entwickler haben die Möglichkeit, die Kernfunktionen an spezifische Anforderungen anzupassen, beispielsweise durch Hinzufügen weiterer Sensoren, Anpassung des Verschlüsselungsverfahrens oder Integration weiterer Kommunikationsschnittstellen. Parallel dazu erleichtern die bereitgestellten Python-Simulatoren und das umfassende Webseiten-Frontend die Testung, Überwachung und Verwaltung der Geräteflotte. Das Projekt ist Open Source verfügbar und zeigt exemplarisch, wie moderne Mikrocontroller-Technologien genutzt werden können, um sichere, dezentrale und energieeffiziente Lösungen zu realisieren. Die Open-Source-Struktur ermöglicht es Entwicklern, Enthusiasten und Unternehmen gleichermaßen, die Software an eigene Bedürfnisse anzupassen oder das System als Basis für eigene innovative Anwendungen zu verwenden.
