インターネットなしで、その場のみんなとつながる──CoreBluetoothで作るメッシュ型チャット

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1 BLEでつながるまで見つけたらつないで探しに行く func centralManager(_ central: CBCentralManager, didDiscover peripheral: CBPeripheral, ...) { discovered[peripheral.identifier] = peripheral // 参照を持つ central.connect(peripheral) } func centralManager(_ central: CBCentralManager, didConnect peripheral: CBPeripheral) { peripheral.discoverServices([serviceUUID]) } この「参照を持つ」を忘れると事故る Copyright © ZOZO, Inc. 26

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1 BLEでつながるまでガット GATT は住所と郵便受けつながったあとにデータをやり取りする仕組み相手のiPhone Peripheral 接続した直後はここまでしか分からない ↓ discoverServices([serviceUUID]) Service 建物の住所このアプリはここだと場所を決める A1B2C3D4-…-0001 ↓ Characteristic discoverCharacteristics([messageUUID], for:) 郵便受けメッセージはここを通る A1B2C3D4-…-0002 上から順に降りていかないと郵便受けには辿り着けない Copyright © ZOZO, Inc. 27

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1 BLEでつながるまで決めたのはこの2行 RelayChatを入れた全員が同じ値を持つアプリの合言葉 enum BluetoothConstants { static let serviceUUID = CBUUID(string: "A1B2C3D4-...-0001") // 住所 static let messageUUID = CBUUID(string: "A1B2C3D4-...-0002") // 郵便受け } この2つが揃った端末どうしだけが出会える Copyright © ZOZO, Inc. 31

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1 BLEでつながるまでつながるまでの6ステップ呼ぶ 1 Advertise 返ってくる peripheralManagerDidStartAdvertising(_:error:) startAdvertising(_:) 2 Scan centralManager(_:didDiscover:advertisementData:rssi:) scanForPeripherals(withServices:options:) 3 Connect centralManager(_:didConnect:) connect(_:options:) 4 DiscoverServices peripheral(_:didDiscoverServices:) discoverServices(_:) 5 DiscoverCharacteristics peripheral(_:didDiscoverCharacteristicsFor:error:) discoverCharacteristics(_:for:) 6 Subscribe peripheral(_:didUpdateValueFor:error:) setNotifyValue(_:for:) Copyright © ZOZO, Inc. 33

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1 BLEでつながるまで購読も1行 // Central側 ── 購読する peripheral.setNotifyValue(true, for: characteristic) // Peripheral側 ── 購読されたら、送れる相手として持つ func peripheralManager(_ pm: CBPeripheralManager, central: CBCentral, didSubscribeTo ch: CBCharacteristic) { subscribers.insert(central) } ここまで来てやっとデータが流せる Copyright © ZOZO, Inc. 34

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1 BLEでつながるまでここまでが基礎覚えて帰る言葉は4つ Central 探す側見つけて、読みにいくつながるまでの6ステップ 1 Advertise 2 Scan 3 Connect Service UUID 4 DiscoverServices 住所同じ値の端末どうしが出会える 5 DiscoverCharacteristics Characteristic UUID 6 Subscribe Peripheral 見つけてもらう側名札を掲げて待つ郵便受けここにデータを出し入れする Copyright © ZOZO, Inc. 36

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強制切断されてまた見つかる iOSが「誰も持っていないペリフェラル」を切る切断された回数見つける › つなぐ › 参照が消える › 切られる ↺ 経過 1回 0:02 API MISUSE: Forcing disconnection of unused peripheral ✅ DISC: Found RelayChat: no name (-45dBm) ✅ CONN: Connected: C7B919BE Copyright © ZOZO, Inc. 64

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これが延々と続く切断と再接続だけで5分が過ぎた切断された回数見つける › つなぐ › 参照が消える › 切られる ↺ 34回経過 4:58 API MISUSE: Forcing disconnection of unused peripheral ✅ DISC: Found RelayChat: no name (-43dBm) ✅ CONN: Connected: F1B2730C API MISUSE: Forcing disconnection of unused peripheral ✅ DISC: Found RelayChat: no name (-50dBm) ✅ CONN: Connected: C7B919BE API MISUSE: Forcing disconnection of unused peripheral ✅ DISC: Found RelayChat: no name (-57dBm) ✅ CONN: Connected: 49AC0E62 Copyright © ZOZO, Inc. 65

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3 つないだ瞬間に相手が現れる Central側購読できたらすぐ送る func peripheral(_ p: CBPeripheral, didUpdateNotificationStateFor ch: CBCharacteristic, error: Error?) { guard ch.isNotifying else { return } send(myProfile(), to: p) // ここで名刺を出す } Copyright © ZOZO, Inc. 80

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3 つないだ瞬間に相手が現れる Peripheral側購読されたらすぐ送る func peripheralManager(_ pm: CBPeripheralManager, central: CBCentral, didSubscribeTo ch: CBCharacteristic) { subscribers.insert(central) send(myProfile(), to: central) } Copyright © ZOZO, Inc. 81

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3 つないだ瞬間に相手が現れる受け取ったら画面に出すここで「近くにいる人」に相手が並ぶ case .profile(let profile): peers[profile.id]?.name = profile.name peers[profile.id]?.icon = profile.icon peers[profile.id]?.publicKey = profile.publicKey notifyPeersChanged() Copyright © ZOZO, Inc. 82

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3 つないだ瞬間に相手が現れる自分の郵便受けには投函できない Peripheral側が持つ CBMutableCharacteristic に write は通らない // ❌ Peripheral側の characteristic に write はできない peripheral.writeValue(data, for: mutableCh, type: .withResponse) // ✅ 値を更新して通知を飛ばす peripheralManager.updateValue(data, for: mutableCh, onSubscribedCentrals: [central]) 自分の郵便受けは値を更新して通知を飛ばす Copyright © ZOZO, Inc. 83

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4 隣の隣まで届ける直したコード guard !msg.route.contains(myPersistentId) else { return } guard msg.hops < ttl(for: msg.kind) else { return } var relay = msg relay.hops += 1 relay.route.append(myPersistentId) send(relay, excludingPeerId: senderId) Copyright © ZOZO, Inc. 110

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6 鍵を配る圧縮してから暗号化する zlib で縮めて AES-GCM で封をする // 送信 let compressed = try payload.compressed(using: .zlib) let sealed = try AES.GCM.seal(compressed, using: sessionKey) let out = sealed.combined! // 受信 let box = try AES.GCM.SealedBox(combined: data) let opened = try AES.GCM.open(box, using: sessionKey) let payload = try opened.decompressed(using: .zlib) 順番を逆にすると圧縮が効かない Copyright © ZOZO, Inc. 151

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7 アプリが落ちても切れない復元用のIDを渡して初期化する次に起きたときこのIDで状態を返してもらう centralManager = CBCentralManager( delegate: self, queue: nil, options: [CBCentralManagerOptionRestoreIdentifierKey: "relaychat.central"]) peripheralManager = CBPeripheralManager( delegate: self, queue: nil, options: [CBPeripheralManagerOptionRestoreIdentifierKey: "relaychat.peripheral"]) Info.plist に bluetooth-central / bluetooth-peripheral も必要 Copyright © ZOZO, Inc. 157

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7 アプリが落ちても切れないそこでサービスを探し直していた func centralManager(_ c: CBCentralManager , willRestoreState dict: [ String: Any ]) { for p in restored(dict) { p.delegate = self p.discoverServices([svcUUID]) // ← まだ poweredOn じゃない } } Copyright © ZOZO, Inc. 162

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今日話したことどれも「対等」にしたことから生まれている 1 BLEでつながるまで UUIDを2つ決めて順番に呼ぶ 2 対等に送り合う役割が2つ乗るから同じIDが衝突する 3 つないだ瞬間に相手が現れる接続直後に名刺を交換する 4 隣の隣まで届ける全員に配るから経路を記録する 5 バイト数の上限に収める 31バイトとMTUに合わせて切る 6 鍵を配る中央がないから隣同士で作る 7 アプリが落ちても切れない預けて起きたら順番に気をつける Copyright © ZOZO, Inc. 177

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Appendix A-2 なぜCoreBluetoothなのか事前ペアリング／見知らぬ相手／多段中継／バックグラウンド／帯域事前ペアリング見知らぬ相手多段中継バックグラウンド帯域 CoreBluetooth（本作）不要 ○ 自前実装 ○ 小 MultipeerConnectivity 不要 ○ 自動（最大8台） △制限あり大 Wi-Fi Aware（iOS 26）必要 × × ○ 大 Bluetooth Mesh （SIG標準）事前設定が必要 × ○ — 小 NearbyInteraction 別に探索が必要 △ × △ 測距のみ Copyright © ZOZO, Inc. 184

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Appendix A-3 Wi-Fi Aware（iOS 26）ではダメなのか iOS 26 で WiFiAware フレームワークが入ったペアリングが必須接続前に AccessorySetupKit / DeviceDiscoveryUI での操作が要る見知らぬ相手が不可「誰か分からない相手とその場でつながる」ができない想定はアクセサリドキュメント上も Wi-Fi Aware certified accessories との接続が前提対応機種 iPhone 12 以降／ iPad 第10世代以降「相手が誰か分からない状態から始められる」── これがBLEを選んだ理由 Copyright © ZOZO, Inc. 185

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Appendix A-4 守れるものと守れないものその場の雑談アプリとしてどこまでを守る設計にしたか攻撃者防げる理由電波を傍受するだけの第三者 ○ 外側の封（リンク鍵）中継端末が本文を読む（個別メッセージ） ○ 内側の封中継端末が本文を読む（全体メッセージ） × 内側の封をかけていない中継端末による公開鍵のすり替え × 公開鍵に署名・検証がない永続鍵が漏れたあとの過去ログの復号 × 前方秘匿性がない他人のIDを名乗るなりすまし × 認証がない Copyright © ZOZO, Inc. 186

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Appendix A-5 3ホップ先の公開鍵はどこから来るのか A ── B ── C AとCは直接つながっていない ① A—B と B—C は接続直後の名刺交換で手に入る ② Cの参加通知が B を経由して A に届く ③ A は C の公開鍵で内側の封を作る！ ②を運ぶのは B なので B が鍵をすり替えられる A-4 の「公開鍵のすり替え」がここ Copyright © ZOZO, Inc. 187

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Appendix A-6 永続鍵から対称鍵まで // 1. 永続鍵（Keychain, P256.KeyAgreement.PrivateKey） // 2. ECDH で共有秘密 let shared = try myPrivateKey.sharedSecretFromKeyAgreement( with: peerPublicKey) // 3. HKDF で対称鍵に let sc-camel-link-key = shared.hkdfDerivedSymmetricKey( using: SHA256.self, salt: ..., sharedInfo: ..., outputByteCount: 32) // 4. AES-GCM で封をする nonce は seal が自動生成し combined に同梱両端で同じ鍵になるのは ECDH の性質そのもの Copyright © ZOZO, Inc. 188

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Appendix B-4 バックグラウンドの制約名前が載らない CBAdvertisementDataLocalNameKey がアドバタイズに含まれない UUIDがオーバーフロー領域へ同じくバックグラウンドの端末からは見つけにくくなる重複が間引かれる AllowDuplicatesKey が効かない発見が遅くなるスキャン間隔が延びる Info.plist bluetooth-central と bluetooth-peripheral の両方が必要 Copyright © ZOZO, Inc. 192

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Appendix B-5 API MISUSE 対応表ログ Forcing disconnection of unused peripheral can only accept this command while in the powered on state Copyright © ZOZO, Inc. 意味 CBPeripheral の参照が誰にも保持されていない poweredOn の前にコマンドを呼んだ対処強参照で保持する poweredOn まで待つ 193

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Appendix B-6 実機デバッグの道具 PacketLogger HCIレベルのログを取る Additional Tools for Xcode に同梱 Bluetooth Explorer 同じく Additional Tools for Xcode に同梱 Console.app 複数台のログを同時に見るシミュレータ CoreBluetooth は動かない実機しかない Copyright © ZOZO, Inc. 194

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