OCR/openspec/changes/migrate-to-external-api-authentication/IMPLEMENTATION_COMPLETE.md

# External API Authentication Implementation - Complete ✅

## 實作日期
2025-11-14

## 狀態
✅ **後端實作完成** - Phase 1-8 已完成
⏳ **前端實作待續** - Phase 9-11 待實作
📋 **測試與文檔** - Phase 12-13 待完成

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## 📋 已完成階段 (Phase 1-8)

### Phase 1: 資料庫架構設計 ✅

#### 創建的模型文件：
1. **`backend/app/models/user_v2.py`** - 新用戶模型
   - 資料表：`tool_ocr_users`
   - 欄位：`id`, `email`, `display_name`, `created_at`, `last_login`, `is_active`
   - 特點：無密碼欄位（外部認證）、email 作為主要識別

2. **`backend/app/models/task.py`** - 任務模型
   - 資料表：`tool_ocr_tasks`, `tool_ocr_task_files`
   - 任務狀態：PENDING, PROCESSING, COMPLETED, FAILED
   - 用戶隔離：外鍵關聯 `user_id`，CASCADE 刪除

3. **`backend/app/models/session.py`** - Session 管理
   - 資料表：`tool_ocr_sessions`
   - 儲存：access_token, id_token, refresh_token (加密)
   - 追蹤：expires_at, ip_address, user_agent, last_accessed_at

#### 資料庫遷移：
- **檔案**：`backend/alembic/versions/5e75a59fb763_add_external_auth_schema_with_task_.py`
- **狀態**：已套用 (alembic stamp head)
- **變更**：創建 4 個新表 (users, sessions, tasks, task_files)
- **策略**：保留舊表，不刪除（避免外鍵約束錯誤）

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### Phase 2: 配置管理 ✅

#### 環境變數 (`.env.local`):
```bash
# External Authentication
EXTERNAL_AUTH_API_URL=https://pj-auth-api.vercel.app
EXTERNAL_AUTH_ENDPOINT=/api/auth/login
EXTERNAL_AUTH_TIMEOUT=30
TOKEN_REFRESH_BUFFER=300

# Task Management
DATABASE_TABLE_PREFIX=tool_ocr_
ENABLE_TASK_HISTORY=true
TASK_RETENTION_DAYS=30
MAX_TASKS_PER_USER=1000
```

#### 配置類 (`backend/app/core/config.py`):
- 新增外部認證配置屬性
- 新增 `external_auth_full_url` property
- 新增任務管理配置參數

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### Phase 3: 服務層實作 ✅

#### 1. 外部認證服務 (`backend/app/services/external_auth_service.py`)

**核心功能：**
```python
class ExternalAuthService:
    async def authenticate_user(username, password) -> tuple[bool, AuthResponse, error]
        # 呼叫外部 API：POST https://pj-auth-api.vercel.app/api/auth/login
        # 重試邏輯：3 次，指數退避
        # 返回：success, auth_data (tokens + user_info), error_msg

    async def validate_token(access_token) -> tuple[bool, payload]
        # TODO: 完整 JWT 驗證（簽名、過期時間等）

    def is_token_expiring_soon(expires_at) -> bool
        # 檢查是否在 TOKEN_REFRESH_BUFFER 內過期
```

**錯誤處理：**
- HTTP 超時自動重試
- 5xx 錯誤指數退避
- 完整日誌記錄

#### 2. 任務管理服務 (`backend/app/services/task_service.py`)

**核心功能：**
```python
class TaskService:
    # 創建與查詢
    def create_task(db, user_id, filename, file_type) -> Task
    def get_task_by_id(db, task_id, user_id) -> Task  # 用戶隔離
    def get_user_tasks(db, user_id, status, skip, limit) -> (tasks, total)

    # 更新
    def update_task_status(db, task_id, user_id, status, error, time_ms) -> Task
    def update_task_results(db, task_id, user_id, paths...) -> Task

    # 刪除與清理
    def delete_task(db, task_id, user_id) -> bool
    def auto_cleanup_expired_tasks(db) -> int  # 根據 TASK_RETENTION_DAYS

    # 統計
    def get_user_stats(db, user_id) -> dict  # 按狀態統計
```

**安全特性：**
- 所有查詢強制 `user_id` 過濾
- 自動任務限額檢查
- 過期任務自動清理

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### Phase 4-6: API 端點實作 ✅

#### 1. 認證端點 (`backend/app/routers/auth_v2.py`)

**路由前綴**：`/api/v2/auth`

| 端點 | 方法 | 描述 | 認證 |
|------|------|------|------|
| `/login` | POST | 外部 API 登入 | 無 |
| `/logout` | POST | 登出 (刪除 session) | 需要 |
| `/me` | GET | 獲取當前用戶資訊 | 需要 |
| `/sessions` | GET | 列出用戶所有 sessions | 需要 |

**Login 流程：**
```
1. 呼叫外部 API 認證
2. 獲取 access_token, id_token, user_info
3. 在資料庫中創建/更新用戶 (email)
4. 創建 session 記錄 (tokens, IP, user agent)
5. 生成內部 JWT (包含 user_id, session_id)
6. 返回內部 JWT 給前端
```

#### 2. 任務管理端點 (`backend/app/routers/tasks.py`)

**路由前綴**：`/api/v2/tasks`

| 端點 | 方法 | 描述 | 認證 |
|------|------|------|------|
| `/` | POST | 創建新任務 | 需要 |
| `/` | GET | 列出用戶任務 (分頁/過濾) | 需要 |
| `/stats` | GET | 獲取任務統計 | 需要 |
| `/{task_id}` | GET | 獲取任務詳情 | 需要 |
| `/{task_id}` | PATCH | 更新任務 | 需要 |
| `/{task_id}` | DELETE | 刪除任務 | 需要 |

**查詢參數：**
- `status`: pending/processing/completed/failed
- `page`: 頁碼 (從 1 開始)
- `page_size`: 每頁筆數 (max 100)
- `order_by`: 排序欄位 (created_at/updated_at/completed_at)
- `order_desc`: 降序排列

#### 3. Schema 定義

**認證** (`backend/app/schemas/auth.py`):
- `LoginRequest`: username, password
- `Token`: access_token, token_type, expires_in, user (V2)
- `UserInfo`: id, email, display_name
- `UserResponse`: 完整用戶資訊
- `TokenData`: JWT payload 結構

**任務** (`backend/app/schemas/task.py`):
- `TaskCreate`: filename, file_type
- `TaskUpdate`: status, error_message, paths...
- `TaskResponse`: 任務基本資訊
- `TaskDetailResponse`: 任務 + 文件列表
- `TaskListResponse`: 分頁結果
- `TaskStatsResponse`: 統計數據

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### Phase 7: JWT 驗證依賴 ✅

#### 更新 `backend/app/core/deps.py`

**新增 V2 依賴：**
```python
def get_current_user_v2(credentials, db) -> UserV2:
    # 1. 解析 JWT token
    # 2. 從資料庫查詢用戶 (tool_ocr_users)
    # 3. 檢查用戶是否活躍
    # 4. 驗證 session (如果有 session_id)
    # 5. 檢查 session 是否過期
    # 6. 更新 last_accessed_at
    # 7. 返回用戶對象

def get_current_active_user_v2(current_user) -> UserV2:
    # 確保用戶處於活躍狀態
```

**安全檢查：**
- JWT 簽名驗證
- 用戶存在性檢查
- 用戶活躍狀態檢查
- Session 有效性檢查
- Session 過期時間檢查

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### Phase 8: 路由註冊 ✅

#### 更新 `backend/app/main.py`

```python
# Legacy V1 routers (保留向後兼容)
from app.routers import auth, ocr, export, translation

# V2 routers (新外部認證系統)
from app.routers import auth_v2, tasks

app.include_router(auth.router)      # V1: /api/v1/auth
app.include_router(ocr.router)       # V1: /api/v1/ocr
app.include_router(export.router)    # V1: /api/v1/export
app.include_router(translation.router)  # V1: /api/v1/translation

app.include_router(auth_v2.router)  # V2: /api/v2/auth
app.include_router(tasks.router)    # V2: /api/v2/tasks
```

**版本策略：**
- V1 API 保持不變 (向後兼容)
- V2 API 使用新認證系統
- 前端可逐步遷移

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## 🔐 安全特性

### 1. 用戶隔離
- ✅ 所有任務查詢強制 `user_id` 過濾
- ✅ 用戶 A 無法訪問用戶 B 的任務
- ✅ Row-level security 在服務層實施
- ✅ 外鍵 CASCADE 刪除保證資料一致性

### 2. Session 管理
- ✅ 追蹤 IP 位址和 User Agent
- ✅ 自動過期檢查
- ✅ 最後訪問時間更新
- ⚠️ Token 加密待實作 (目前明文儲存)

### 3. 認證流程
- ✅ 外部 API 認證 (Azure AD)
- ✅ 內部 JWT 生成 (包含 user_id + session_id)
- ✅ 雙重驗證 (JWT + session 檢查)
- ✅ 錯誤重試機制 (3 次，指數退避)

### 4. 資料庫安全
- ✅ 資料表前綴命名空間隔離 (`tool_ocr_`)
- ✅ 索引優化 (email, task_id, status, created_at)
- ✅ 外鍵約束確保參照完整性
- ✅ 軟刪除支援 (file_deleted flag)

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## 📊 資料庫架構

### 資料表關係圖：
```
tool_ocr_users (1)
    ├── tool_ocr_sessions (N)  [FK: user_id, CASCADE]
    └── tool_ocr_tasks (N)     [FK: user_id, CASCADE]
            └── tool_ocr_task_files (N)  [FK: task_id, CASCADE]
```

### 索引策略：
```sql
-- 用戶表
CREATE INDEX ix_tool_ocr_users_email ON tool_ocr_users(email);  -- 登入查詢
CREATE INDEX ix_tool_ocr_users_is_active ON tool_ocr_users(is_active);

-- Session 表
CREATE INDEX ix_tool_ocr_sessions_user_id ON tool_ocr_sessions(user_id);
CREATE INDEX ix_tool_ocr_sessions_expires_at ON tool_ocr_sessions(expires_at);  -- 過期檢查
CREATE INDEX ix_tool_ocr_sessions_created_at ON tool_ocr_sessions(created_at);

-- 任務表
CREATE UNIQUE INDEX ix_tool_ocr_tasks_task_id ON tool_ocr_tasks(task_id);  -- UUID 查詢
CREATE INDEX ix_tool_ocr_tasks_user_id ON tool_ocr_tasks(user_id);  -- 用戶查詢
CREATE INDEX ix_tool_ocr_tasks_status ON tool_ocr_tasks(status);    -- 狀態過濾
CREATE INDEX ix_tool_ocr_tasks_created_at ON tool_ocr_tasks(created_at);  -- 排序
CREATE INDEX ix_tool_ocr_tasks_filename ON tool_ocr_tasks(filename);  -- 搜尋

-- 任務文件表
CREATE INDEX ix_tool_ocr_task_files_task_id ON tool_ocr_task_files(task_id);
CREATE INDEX ix_tool_ocr_task_files_file_hash ON tool_ocr_task_files(file_hash);  -- 去重
```

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## 🧪 測試端點 (Swagger UI)

### 訪問 API 文檔：
```
http://localhost:8000/docs
```

### 測試流程：

#### 1. 登入測試
```bash
POST /api/v2/auth/login
Content-Type: application/json

{
  "username": "user@example.com",
  "password": "your_password"
}

# 成功回應：
{
  "access_token": "eyJhbGc...",
  "token_type": "bearer",
  "expires_in": 86400,
  "user": {
    "id": 1,
    "email": "user@example.com",
    "display_name": "User Name"
  }
}
```

#### 2. 獲取當前用戶
```bash
GET /api/v2/auth/me
Authorization: Bearer eyJhbGc...

# 回應：
{
  "id": 1,
  "email": "user@example.com",
  "display_name": "User Name",
  "created_at": "2025-11-14T16:00:00",
  "last_login": "2025-11-14T16:30:00",
  "is_active": true
}
```

#### 3. 創建任務
```bash
POST /api/v2/tasks/
Authorization: Bearer eyJhbGc...
Content-Type: application/json

{
  "filename": "document.pdf",
  "file_type": "application/pdf"
}

# 回應：
{
  "id": 1,
  "user_id": 1,
  "task_id": "550e8400-e29b-41d4-a716-446655440000",
  "filename": "document.pdf",
  "file_type": "application/pdf",
  "status": "pending",
  "created_at": "2025-11-14T16:35:00",
  ...
}
```

#### 4. 列出任務
```bash
GET /api/v2/tasks/?status=completed&page=1&page_size=10
Authorization: Bearer eyJhbGc...

# 回應：
{
  "tasks": [...],
  "total": 25,
  "page": 1,
  "page_size": 10,
  "has_more": true
}
```

#### 5. 獲取統計
```bash
GET /api/v2/tasks/stats
Authorization: Bearer eyJhbGc...

# 回應：
{
  "total": 25,
  "pending": 3,
  "processing": 2,
  "completed": 18,
  "failed": 2
}
```

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## ⚠️ 待實作項目

### 高優先級 (阻塞性)：
1. **Token 加密** - Session 表中的 tokens 目前明文儲存
   - 需要：AES-256 加密
   - 位置：`backend/app/routers/auth_v2.py` login endpoint

2. **完整 JWT 驗證** - 目前僅解碼，未驗證簽名
   - 需要：Azure AD 公鑰驗證
   - 位置：`backend/app/services/external_auth_service.py`

3. **前端實作** - Phase 9-11
   - 認證服務 (token 管理)
   - 任務歷史 UI 頁面
   - API 整合

### 中優先級 (功能性)：
4. **Token 刷新機制** - 自動刷新即將過期的 token
5. **檔案上傳整合** - 將 OCR 服務與新任務系統整合
6. **任務通知** - 任務完成時通知用戶
7. **錯誤追蹤** - 詳細的錯誤日誌和監控

### 低優先級 (優化)：
8. **效能測試** - 大量任務的查詢效能
9. **快取層** - Redis 快取用戶 session
10. **API 速率限制** - 防止濫用
11. **文檔生成** - 自動生成 API 文檔

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## 📝 遷移指南 (前端開發者)

### 1. 更新登入流程

**舊 V1 方式：**
```typescript
// V1: Local authentication
const response = await fetch('/api/v1/auth/login', {
  method: 'POST',
  body: JSON.stringify({ username, password })
});
const { access_token } = await response.json();
```

**新 V2 方式：**
```typescript
// V2: External Azure AD authentication
const response = await fetch('/api/v2/auth/login', {
  method: 'POST',
  body: JSON.stringify({ username, password })  // Same interface!
});
const { access_token, user } = await response.json();

// Store token and user info
localStorage.setItem('token', access_token);
localStorage.setItem('user', JSON.stringify(user));
```

### 2. 使用新的任務 API

```typescript
// 獲取任務列表
const response = await fetch('/api/v2/tasks/?page=1&page_size=20', {
  headers: {
    'Authorization': `Bearer ${token}`
  }
});
const { tasks, total, has_more } = await response.json();

// 獲取統計
const statsResponse = await fetch('/api/v2/tasks/stats', {
  headers: { 'Authorization': `Bearer ${token}` }
});
const stats = await statsResponse.json();
// { total: 25, pending: 3, processing: 2, completed: 18, failed: 2 }
```

### 3. 處理認證錯誤

```typescript
const response = await fetch('/api/v2/tasks/', {
  headers: { 'Authorization': `Bearer ${token}` }
});

if (response.status === 401) {
  // Token 過期或無效，重新登入
  if (data.detail === "Session expired, please login again") {
    // 清除本地 token，導向登入頁
    localStorage.removeItem('token');
    window.location.href = '/login';
  }
}
```

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## 🔍 除錯與監控

### 日誌位置：
```
./logs/app.log
```

### 重要日誌事件：
- `Authentication successful for user: {email}` - 登入成功
- `Created session {id} for user {email}` - Session 創建
- `Authenticated user: {email} (ID: {id})` - JWT 驗證成功
- `Expired session {id} for user {email}` - Session 過期
- `Created task {task_id} for user {email}` - 任務創建

### 資料庫查詢：
```sql
-- 檢查用戶
SELECT * FROM tool_ocr_users WHERE email = 'user@example.com';

-- 檢查 sessions
SELECT * FROM tool_ocr_sessions WHERE user_id = 1 ORDER BY created_at DESC;

-- 檢查任務
SELECT * FROM tool_ocr_tasks WHERE user_id = 1 ORDER BY created_at DESC LIMIT 10;

-- 統計
SELECT status, COUNT(*) FROM tool_ocr_tasks WHERE user_id = 1 GROUP BY status;
```

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## ✅ 總結

### 已完成：
- ✅ 完整的資料庫架構設計 (4 個新表)
- ✅ 外部 API 認證服務整合
- ✅ 用戶 Session 管理系統
- ✅ 任務管理服務 (CRUD + 隔離)
- ✅ RESTful API 端點 (認證 + 任務)
- ✅ JWT 驗證依賴項
- ✅ 資料庫遷移腳本
- ✅ API Schema 定義

### 待繼續：
- ⏳ 前端認證服務
- ⏳ 前端任務歷史 UI
- ⏳ 整合測試
- ⏳ 文檔更新

### 技術債務：
- ⚠️ Token 加密 (高優先級)
- ⚠️ 完整 JWT 驗證 (高優先級)
- ⚠️ Token 刷新機制

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**實作完成日期**：2025-11-14
**實作人員**：Claude Code
**審核狀態**：待用戶測試與審核