PIF AI Whitepaper

第 11 章：安全模型

本章是審計員、資安研究者、企業資安長的主要閱讀章。我們以 STRIDE 威脅模型逐項盤點 PIF AI 的攻擊面，對每項威脅給出緩解措施，並對應到 OWASP Top 10（2021）。最後說明 i18n 5 語系於資安上的特殊考量（super-admin 不套用）。

📌 本章重點

• 採用 STRIDE 威脅建模；對應 OWASP Top 10 逐項檢查
• 加密雙層：配方 AES-256 應用層 + S3 SSE-KMS 儲存層
• 認證雙因子：JWT access token（15 分鐘）+ Refresh token；SA 操作需 TOTP 二次驗證
• 稽核日誌不可篡改（DB user 無 UPDATE/DELETE 權），歸檔至 WORM S3
• Super-admin 介面不套用 i18n 是安全設計，避免翻譯錯誤引發誤操作

11.1 威脅模型（STRIDE）

STRIDE¹（Spoofing, Tampering, Repudiation, Information disclosure, Denial of service, Elevation of privilege）為 PIF AI 採用的威脅分類法。

11.1.1 資產盤點

優先保護資產：

資產	機敏性	影響
配方（INCI + 濃度）	極高	商業機密外洩 → 法律訴訟
SA 簽章	極高	偽造 → 法規責任 + 刑事偽造文書
使用者憑證	高	身份竊取 → 全面資料洩漏
毒理摘要	中	僅公開資料庫整理，影響有限
系統組態	高	影響所有租戶可用性

11.1.2 威脅矩陣

威脅類型	代表攻擊	緩解
Spoofing	冒充其他使用者	JWT 短效 + Refresh + 裝置指紋（規劃）
Tampering	篡改請求 / 稽核	HTTPS 全站 + audit log 不可篡改
Repudiation	否認 SA 簽章	SA 需 TOTP + 電子簽章記錄 + IP + UA 於 audit
Information disclosure	配方外洩	四層隔離（§10）+ AES-256 + 稽核觸發警報
Denial of service	密集 AI 呼叫	Rate limit + Cloudflare + fail-soft 降級
Elevation of privilege	一般使用者成 super admin	DB CHECK constraint on role + super-admin 需另建 user record（非升級）

11.2 認證與授權

11.2.1 身份驗證

PIF AI 採雙重機制：

1. Email + password（加 bcrypt 12 rounds）
2. Google OAuth（Turnstile 反機器人）
3. Passkey（WebAuthn，規劃中）

11.2.2 JWT 設計

Token	存活期	存放	用途
Access Token	15 分鐘	Memory（不入 localStorage）	API 授權
Refresh Token	7 天	HttpOnly Cookie	換發 Access
Session cookie（NextAuth）	24 小時	HttpOnly + Secure	前端 Session

Access token 短效使被盜用時間窗口縮短；refresh token 設於 HttpOnly Cookie 避免 XSS 竊取。

11.2.3 TOTP 二次驗證

SA 為高敏感角色。任何 sa_review.* 端點呼叫前皆需通過 TOTP（Google Authenticator / Authy 皆相容），實作：

# app/core/security.py (概念)
def verify_totp(user: User, code: str) -> bool:
    if not user.totp_enabled:
        return True  # 尚未啟用 TOTP 的使用者（非 SA）
    totp = pyotp.TOTP(user.totp_secret)
    return totp.verify(code, valid_window=1)

DB 欄位 users.totp_secret 以 application-level encryption 存儲，即使 DB 被 dump 也不易還原。

11.2.4 超級管理員隔離

Super admin（Baiyuan Tech 內部維運）是 PIF 最高權限。設計上隔離：

• 獨立登入 URL：/super-admin/login
• 使用獨立 DB user（pifai_superadmin）取得 BYPASSRLS 權限
• 所有操作強制二次驗證
• Super-admin UI 不套用 i18n（見 §11.5）

11.3 加密

11.3.1 傳輸加密

• 全站強制 HTTPS（TLS 1.3 only）
• HSTS max-age=31536000; includeSubDomains; preload
• Certificate 由 Let’s Encrypt 自動更新（cert-manager on K8s / certbot on Docker）

11.3.2 配方檔案雙層加密

如 §8.5 所述，配方檔案採應用層 AES-256-GCM + S3 SSE-KMS：

# app/services/encryption.py (概念)
def encrypt_formula(plaintext: bytes, key: bytes) -> EncryptedPayload:
    nonce = os.urandom(12)
    aes = Cipher(algorithms.AES(key), modes.GCM(nonce)).encryptor()
    ciphertext = aes.update(plaintext) + aes.finalize()
    return EncryptedPayload(
        nonce=nonce,
        ciphertext=ciphertext,
        tag=aes.tag,
    )

金鑰 FILE_ENCRYPTION_KEY 長 256-bit，由 Secret Manager（AWS Secrets Manager / HashiCorp Vault）管理，不進 git、不進 env file 明文（透過 IAM role 或 service token 動態載入）。

11.3.3 DB 欄位加密

敏感欄位於 application 層加密後才寫入：

欄位	加密方式	理由
users.totp_secret	Fernet（對稱）	2FA 種子
users.sa_certificate_url	Fernet	SA 資格證明連結
organizations.api_keys	Fernet	第三方服務金鑰（如 ECHA）

11.4 稽核

11.4.1 記錄範圍

詳見 §8.4。對安全關鍵操作補充：

事件	觸發位置
auth.login_success / auth.login_failed	app/api/v1/auth.py
auth.totp_failed	TOTP 驗證錯誤
org.data_export	組織資料下載
admin.bypass_rls	Super admin 使用 BYPASSRLS
security.suspicious_login	異常 IP 或失敗次數過多

11.4.2 不可篡改

• 應用層 DB user 僅有 INSERT 權
• 每日 cron 將當日 audit_logs 輸出至 WORM S3 bucket（Object Lock compliance mode, 10 年保留）
• 每筆 log 含前一筆的 SHA-256 hash（hash chain，類似 blockchain 概念）

11.4.3 即時警報

以下事件觸發即時通知（Slack / PagerDuty）：

• auth.login_failed 連續 5 次（同 user 或 IP）
• admin.bypass_rls （任何時候）
• rag_client 連續 5 次失敗（外部服務異常）
• DB connection pool 耗盡

11.5 i18n 與安全

11.5.1 為何 super-admin 不套用 i18n

PIF AI 前端支援 5 語系（zh-TW / en / ja / ko / fr）。但 /super-admin/* 路徑刻意不引入 useI18n()。安全理由：

1. 維運操作嚴謹性：「撤銷封測豁免」若翻譯為英文「revoke beta exemption」可能被誤解為「撤回此次請求」
2. 翻譯校對風險：5 語系維運文字需 5 位母語審閱者；少一人即降低可靠性
3. 縮減攻擊面：翻譯字串也是輸入；若有 XSS 風險，super-admin 只用一種語言就少 4 倍曝險
4. 內部共同語言：Baiyuan Tech 內部維運者母語為中文，直接用中文溝通最清楚

此為設計決策，於 CLAUDE.md 與 memory/project_pif_i18n.md 明確記錄。

11.5.2 一般使用者介面的翻譯安全

5 語系 JSON 的專業翻譯由 Claude Code 協同產出（非機翻），但仍有安全要求：

• 翻譯字串作為 React 屬性值時用 {t("key")} 而非直接 HTML，避免 XSS
• 特殊字元（< > & “）由 React 自動 escape
• 不使用 dangerouslySetInnerHTML 渲染翻譯

11.6 與 OWASP Top 10 (2021) 對應

OWASP Risk	PIF AI 對應
A01 Broken Access Control	四層隔離（§10.3.3）
A02 Cryptographic Failures	AES-256 雙層 + TLS 1.3 + Fernet DB
A03 Injection	SQLAlchemy ORM + Pydantic 驗證 + zod 前端
A04 Insecure Design	威脅模型主導設計；fail-soft 為原則
A05 Security Misconfiguration	Docker image 經 trivy scan；生產環境無 DEBUG
A06 Vulnerable Components	dependabot + renovate 自動更新
A07 ID & Auth Failures	JWT 短效 + TOTP + rate limit
A08 Software & Data Integrity	audit log 不可篡改 + hash chain
A09 Logging & Monitoring	結構化日誌 + 即時警報
A10 SSRF	外部 API 白名單（只 allow PubChem/ECHA/RAG）

11.7 威脅狩獵（future）

Phase 2+ 規劃：

• Anomaly detection：使用者行為 baseline + 偏離警示
• SIEM 整合：audit logs → ELK / Datadog
• Bug bounty：公開 vulnerability disclosure program（見母專案 SECURITY.md）

📚 參考資料

📝 修訂記錄

版本	日期	摘要
v0.1	2026-04-19	首次撰寫。涵蓋 STRIDE、認證、加密、稽核、i18n 安全、OWASP 對應

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© 2026 Baiyuan Tech. Licensed under CC BY-NC 4.0.

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1. Microsoft. The STRIDE Threat Model. https://learn.microsoft.com/en-us/azure/security/develop/threat-modeling-tool-threats ↩

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