Case Study · 跨領域作品 · 桌面應用
Kaizei
Personal Finance OS — 台美股投資 / 智能記帳 / 雙式帳本
痛點
個人理財軟體的兩個結構性問題：(1) 多裝置同步必然牽涉雲端，但把 API key 跟交易紀錄交給第三方 server形同把鑰匙交出去； (2) 主流 Electron 應用安全做得草率，CSP 缺失、Node.js 整合一打開、API key 平文存 config 檔。
Kaizei 的設計目標：所有功能（台 / 美股自動更新、雙式記帳、報表、Gemini 分析）都做齊，但server 物理上無法讀取使用者資料， 而且把桌面端的 OS 級 / sandbox 級防護都做到位。
系統架構
桌面 + 邊緣 + 物件儲存的三層分離。Server 只看密文，認證與解密在使用者裝置完成。
- 1 · 使用者主密碼
本機輸入主密碼，永不離開使用者裝置。透過 Web Crypto 衍生兩把獨立金鑰。
- 2 · 雙金鑰衍生（PBKDF2 310,000 iterations）
authKey（送 server 做身份驗證）與 encKey（留在裝置、加 / 解密 vault 用）。兩者由同一密碼但不同 salt 衍生，互不可推導。
- 3 · 本機 AES-256-GCM 加密
vault 資料（API keys、設定、敏感欄位）以
encKey加密成 ciphertext 後才送雲端。Server 收到的是已加密的 binary blob。 - 4 · Cloudflare Worker（Hono + 自寫 JWT）
Worker 用 SHA-256(authKey + server pepper) 比對使用者身份、發 30 天 HS256 JWT。即使 JWT 被竊，攻擊者拿到的仍是 server 也讀不懂的密文。
- 5 · Supabase（PostgreSQL + RLS）
RLS 設成無 public policy ── 只有 Worker 用 service_role 可寫。GitHub Actions 每日 02:00 UTC ping 一次防止免費 tier 暫停。
設計亮點 1 ── 零知識加密 vault
最關鍵的設計：server 物理上無法解密使用者資料。即使 server 完全被入侵、DB 被脫庫、攻擊者拿到管理員權限， 撈出來的仍是 AES-GCM ciphertext，沒有使用者主密碼就無法還原成明文。
具體實作細節：
- PBKDF2 310,000 iterations（OWASP 2023 建議下限）由主密碼 + 兩組獨立 salt 衍生 authKey 與 encKey
- Server pepper 額外加在 authKey hash，即使 DB salt 外洩也無法離線爆破
- JWT 30 天到期，洩漏的 JWT 仍只能看到密文
- Web Crypto API 全程用瀏覽器 / Electron 原生 crypto，無第三方加密庫信任問題
Trade-off
- 主密碼遺失 = 資料無法救回。沒有後門 = 沒有「忘記密碼」選項。對使用者教育要做足
- 每次解鎖延遲 ~ 200-400ms（PBKDF2 設計如此）。為了安全的可接受成本
- 同步衝突解決受限：server 看不懂內容，無法做欄位級 merge，只能整包覆蓋（last-write-wins）
設計亮點 2 ── 桌面端深層防護
零知識保護「server 看不到」這條線。Electron 桌面端則需要另一套縱深防護避免本機被攻：
- OS 金鑰庫整合
Windows DPAPI / macOS Keychain 對本機儲存的 API key（即便已是 vault 的一部分）做第二層OS-level 加密，與使用者帳號 / 硬體綁定。
- Electron sandbox 全開
sandbox: true+nodeIntegration: false+contextIsolation: true。Renderer 無 Node.js 直接存取，main process 透過 IPC 嚴格白名單。 - CSP 強制 + DOMPurify
Production build 自動移除
'unsafe-inline'。所有可能含 HTML 的內容（從 GitHub Releases 抓的 changelog、使用者輸入備註）強制走 DOMPurify。
設計亮點 3 ── 資料管道與供應鏈防護
- Excel 匯入 ReDoS 防護
檔案大小硬限制 20 MB（阻擋 ReDoS attack vector）+ 匯入前自動快照（最多 5 份本地備份）+ 一鍵還原無需密碼。
- TypeScript strict mode 零容忍
v2.4.17 全面啟用
strict: true，修正 32 個既存型別錯誤達 0 errors 基線。型別安全 = 編譯期消除整類 bug。 - Dependabot 每週掃描
npm 套件漏洞每週自動掃描 + 自動 PR。Secret Scanning + Push Protection 防 secret 誤推送。
- 公開 release mirror（auditable binaries）
App 主 repo 私有，但 release 同步至公開 yu8812/kaizei-releases，使用者可以驗證二進位檔的 hash 與 release notes。
技術棧
反思 / 未來方向
- 無後門設計與「忘記密碼」之間的張力 ── 主密碼遺失 = 資料無法救回是零知識架構的必然代價。可選的中間方案（Shamir Secret Sharing 三選二恢復、社交回復）會增加實作複雜度與信任假設。值得探討的設計命題。
- Electron 桌面應用的真實攻擊面評估 ── 多層防護（sandbox + CSP + OS keychain + AES）做了，但對應的 threat model 是否過 / 不足，需要對應實證攻擊測試（如 sandbox escape 漏洞研究）。
- 跨機器 vault 同步的衝突解決 ── 目前 last-write-wins。能否在不破壞零知識的前提下做欄位級 CRDT merge？這是密碼學 + 分散式系統的有趣交叉問題。
延伸閱讀
- Kaizei 官方網站 ── 含完整安全架構深度說明（PBKDF2 → AES-256-GCM 流程圖）
- ExClinCalc Case Study（醫療端的多角色安全設計：RLS + TOTP + 稽核）
- ClinCalc Case Study（民眾端的本地優先 + 結構化注入）