為什麼選擇 PWA 本地優先、零伺服器的 Vault？

現代網頁應用的典範嚴重偏向「雲端優先」模型。我們習慣於需要持續連線、仰賴龐大伺服器端資料庫、並在遠端資料中心執行複雜運算的應用。雖然這套模型帶來便利與無縫同步，卻也引入了三個關鍵挑戰：

1. 「蜜罐（Honey Pot）」風險：集中式伺服器儲存大量敏感使用者資料，成為攻擊者眼中的高價值目標。一次資料外洩就可能暴露數百萬使用者最私密的資訊。
2. 營運複雜度：維運一套全球可用、高可用性且安全的伺服器基礎設施，既昂貴又耗費人力。它需要大規模擴展、複雜的資料庫管理，以及持續的安全稽核。
3. 連線依賴：使用者一失去網路，應用就無法使用。在行動連網與旅行的日常中，「離線模式」往往只是次要、降級的體驗，而非主要狀態。

在 NT²，我們採取了不同的做法。我們打造了一個以**本地優先（local-first）與零知識（zero-knowledge）**為設計核心的結構化數位資產保管庫。本文將深入探討這套讓漸進式網頁應用（PWA）得以作為高效能、安全且完全本地運作之應用的技術架構。

架構：本地優先典範

我們架構的核心哲學很簡單：使用者的裝置才是唯一的真相來源（source of truth）。

將繁重的工作——儲存、索引與加密——從伺服器轉移到客戶端之後，我們為核心使用者體驗實現了「零伺服器」模型。伺服器被降級為可選的、對資料「視而不見」的同步中繼層，而非資料的權威擁有者。

graph TD
    subgraph Browser_System [Browser Primary System]
        UI[SvelteKit UI]
        WASM[wa-sqlite WASM]
        OPFS_Storage[(OPFS Storage)]
        Mem[In-memory CryptoKey]
        
        UI --> WASM
        WASM --> OPFS_Storage
        UI --> Mem
    end

    subgraph Edge_Relay [Cloudflare Edge Optional Relay]
        W[Workers]
        D1[(D1 Metadata)]
        R2[(R2 Blob Storage)]
        
        W --> D1
        W --> R2
    end

    UI -.->|Optional Replica Batch Sync| W
    W -.->|Blind Relay| R2

技術深潛

1. 高效能關聯式儲存：超越 IndexedDB

傳統瀏覽器儲存如 IndexedDB 適合簡單的鍵值對，但在處理複雜關聯資料與大規模查詢時會顯得吃力。對於存放數千筆結構化資產的保管庫，我們需要 SQL 的威力。

我們實作了 wa-sqlite——SQLite 的 WebAssembly 移植版本，將完整的關聯式資料庫能力直接帶進瀏覽器。然而，標準的 WASM 版 SQLite 常因與瀏覽器儲存互動的方式而遭遇效能瓶頸。

為解決這個問題，我們運用了 OPFS（Origin Private File System，源站私有檔案系統）。

OPFS 提供專為網頁應用設計的高效能、低延遲檔案系統。透過 OPFSCoopSyncVFS（Cooperative Sync Virtual File System，協作式同步虛擬檔案系統），wa-sqlite 能在使用者本機磁碟上執行直接、高速的 I/O 操作。這讓保管庫得以處理大型資料集與複雜的 FTS5（Full-Text Search，全文搜尋） 查詢，效能可與原生桌面應用相媲美。

2. 加密基礎：零知識安全性

安全性不是事後補強，而是地基。我們的「零知識」保證意味著：即便我們的伺服器遭到入侵，攻擊者也只會看到一堆毫無意義的密文。

我們使用現代瀏覽器原生提供的高效能加密介面 Web Crypto API 來實現這一點。我們的實作遵循嚴格的階層：

金鑰派生（Key Derivation）

當使用者建立保管庫時，我們不只是儲存一組密碼。我們使用 PBKDF2（Password-Based Key Derivation Function 2，基於密碼的金鑰派生函式 2），以 SHA-256 進行 100,000 次迭代，將使用者的主密碼延伸為高熵的主金鑰。這個過程在設計上刻意耗費運算資源，使暴力破解攻擊難度大幅提升。

緩解 XSS：不可抽取（Non-Extractable）的安全保證

我們實作最關鍵的安全特性之一，就是使用不可抽取的金鑰。

在典型的網頁應用中，若惡意腳本（XSS）在使用者 session 中成功執行，往往能存取敏感資料、甚至是用來加密的金鑰。我們的緩解方式，是在透過 crypto.subtle.deriveKey 派生保管庫的 AES-GCM 加密金鑰時，將 extractable 參數設為 false。

// 概念性實作
const vaultKey = await crypto.subtle.deriveKey(
  {
    name: "PBKDF2",
    salt: salt,
    iterations: 100000,
    hash: "SHA-256"
  },
  passwordKey,
  { name: "AES-GCM", length: 256 },
  false, // <--- 關鍵：金鑰無法從瀏覽器匯出
  ["encrypt", "decrypt"]
);

將 extractable: false 設為不可抽取後，產生的 CryptoKey 物件只存在於瀏覽器記憶體中。即便惡意腳本成功執行，也無法透過呼叫 exportKey() 來「竊取」金鑰。這把金鑰在 JavaScript 環境中物理上無法匯出，提供了一道強大的縱深防禦層。

已驗證加密（Authenticated Encryption）

每一筆敏感資料都使用 AES-GCM（Advanced Encryption Standard with Galois/Counter Mode，搭配伽羅瓦/計數器模式的進階加密標準）加密。AES-GCM 透過驗證標籤同時提供機密性（隱藏資料）與完整性（確保資料未被竄改）。我們為每一次加密操作產生全域唯一、隨機的初始化向量（IV），確保同一筆資料加密兩次會得到不同的密文。

sequenceDiagram
    participant User
    participant Browser
    participant Storage

    User->>Browser: 輸入主密碼
    Browser->>Browser: PBKDF2
    Browser->>Browser: deriveKey
    Note over Browser: Vault Key 暫存於記憶體
    User->>Browser: 儲存敏感項目
    Browser->>Browser: AES-GCM
    Browser->>Storage: 儲存密文與 IV

3. PWA 的優勢：效能與韌性

透過 SvelteKit 建構我們的 PWA，我們得以將網頁應用視為任意裝置上的一等公民。

• Service Workers：我們使用 Service Worker 快取應用程式殼層與靜態資源，讓保管庫即使離線也能瞬間載入。
• 離線優先體驗：由於整個資料庫與加密邏輯都位於本地，使用者體驗流暢無縫。在等待伺服器回應搜尋查詢或解鎖保管庫時，沒有「載入中」的轉圈圈。
• 原生級效能：SvelteKit 高效的響應式更新，搭配 wa-sqlite + OPFS 的高速 I/O，帶來反應靈敏、俐落如原生桌面或行動應用的介面。

零知識保證：為什麼重要

「零伺服器」模型不只是為了降低成本，更在於從根本上改變信任模型。在傳統雲端優先的應用中，你信任供應商會：

1. 安全地儲存你的資料。
2. 不去存取你的資料。
3. 不遺失你的資料。

在 NT² 的架構中，伺服器是**視而不見（blind）**的。它只看到加密後的 blob 與非敏感的中繼資料。它看不見你的項目、你的附件，甚至看不見你的身份（身份由密碼學的 Key DID 管理）。這徹底消除了「蜜罐」風險——沒有可供竊取的明文密鑰中央資料庫。

安全設計要點（NT² Vault）

• 主密碼永不離開客戶端：所有金鑰派生、加解密都在瀏覽器中完成，且 CryptoKey 設為不可抽取（extractable: false）。
• 自動鎖定機制：5 分鐘無操作或頁面關閉時，立即清除記憶體中的金鑰與解密資料。
• 鹽值本地儲存：每個保管庫在 vault_meta 中保存唯一的 salt 與驗證碼，絕不向 Workers 請求或上傳。
• 附件加密分離：附件以二進位形式加密後存於 OPFS 或 Tauri 本機檔案系統，僅在需要時透過 BlobStore 讀取。

結語

「沉重伺服器」模型，是針對一個對隱私導向應用而言本不該存在的問題所提出的解法。透過擁抱現代瀏覽器的力量——WASM、OPFS 與 Web Crypto API——我們已經證明：建立一個高效能、功能豐富且極為安全的保管庫，完全不需要對中央伺服器付出任何信任。

NT² 基於這項原則建立：你應該擁有自己的資料，也應該擁有開啟它的金鑰。 藉由將複雜度推向邊緣（使用者的裝置），我們打造出一個比傳統以雲端為中心之替代方案更安全、更具韌性，也更易於擴展的系統。

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